DE102004007557A1

DE102004007557A1 - Hydrodynamic bearing system for spindle motor used in hard disk drive, comprises threads formed at circumference of outer bearing which is enclosed by sleeve, such that winding channel is formed between outer bearing and sleeve

Info

Publication number: DE102004007557A1
Application number: DE102004007557A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Oelsch
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2004-02-17
Filing date: 2004-02-17
Publication date: 2005-09-01
Also published as: JP2005233419A

Abstract

The system comprises outer/inner bearings which are arranged so as to be rotatable with respect to each other. Several threads are formed at the circumference of the outer bearing which is enclosed by a sleeve, such that a winding channel (60) is formed between the outer bearing and the sleeve.

Description

Gebiet der ErfindungTerritory of invention

Die Erfindung betrifft ein hydrodynamisches Lagersystem, insbesondere zur Drehlagerung eines Spindelmotors zum Antrieb der Speicherplatten eines Festplattenlaufwerks, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a hydrodynamic bearing system, in particular for pivotally mounting a spindle motor for driving the storage disks a hard disk drive, according to the features of Preamble of claim 1.

Beschreibung des Standes der Technikdescription of the prior art

Bei einem hydrodynamischen Lager ist ein inneres Lagerteil, vorzugsweise eine zylindrische Welle, innerhalb einer Bohrung eines äußeren Lagerteils, vorzugsweise einer Lagerhülse, drehbar gelagert. Der Innendurchmesser der Lagerbohrung ist dabei geringfügig größer als der Außendurchmesser der Welle, so dass zwischen den Mantelflächen von Bohrung und Welle ein dünner Spalt entsteht, der mit einem Schmiermittel, vorzugsweise mit Öl gefüllt ist. In vielen Fällen ist die Lagerhülse in einer Lageraufnahme gehalten.at a hydrodynamic bearing is an inner bearing part, preferably a cylindrical shaft, within a bore of an outer bearing part, preferably a bearing sleeve, rotatably mounted. The inner diameter of the bearing bore is included slight greater than the outer diameter of the shaft, so that between the lateral surfaces from hole and shaft a thinner Gap arises, which is filled with a lubricant, preferably with oil. In many cases is the bearing sleeve kept in a warehouse.

Zum Aufbau des hydrodynamischen Druckes im Lagerspalt ist wenigstens eine der Lageroberflächen mit einer Oberflächenstruktur versehen. Durch die rotatorische Relativbewegung zwischen den einander gegenüberliegenden Mantel- bzw. Lageroberflächen entsteht eine Art Pumpwirkung, so dass sich ein gleichmäßig dicker und homogener Schmierfilm ausbilden kann, der die Lageroberflächen voneinander trennt und der durch Zonen hydrodynamischen Druckes stabilisiert wird. Vorteile dieses Lagerprinzips gegenüber der Drehlagerung mit Wälzlagern sind der niedrige Geräuschpegel, bessere Laufgenauigkeit und eine deutlich höhere Schockfestigkeit. Außerdem werden weniger Teile benötigt, wodurch die Herstellungskosten erheblich reduziert werden können.To the Structure of the hydrodynamic pressure in the bearing gap is at least one of the bearing surfaces with a surface structure Mistake. By the rotational relative movement between the each other opposite Sheath or bearing surfaces creates a kind of pumping action, so that a uniformly thicker and form a homogeneous lubricating film, the bearing surfaces of each other separates and stabilized by zones hydrodynamic pressure becomes. Advantages of this bearing principle over the pivot bearing with rolling bearings are the low noise level, better running accuracy and a much higher shock resistance. In addition, will fewer parts needed, thereby the production costs can be significantly reduced.

Da eine Kontaminierung der im Reinstraumbereich des Festplattenlaufwerkes rotierenden Datenplatten unweigerlich zum Anhaften der Schreib-Leseköpfe und damit zum Totalausfall des Laufwerkes führen würde, muss das hydrodynamische Lager gegen Austreten oder Abspritzen von Schmiermittel geschützt werden.There a contamination in the clean room area of the hard disk drive rotating data disks inevitably to adhere to the read-write heads and this would lead to total failure of the drive, the hydrodynamic Bearings are protected against leakage or clogging of lubricant.

Hierfür werden unter anderem sogenannte Kapillardichtungen eingesetzt, bei denen die materialspezifischen Eigenschaften des Schmiermittels und die Wirkprinzipien von Kapillar-, Adhäsions- und Kohäsionskräften ausgenutzt werden.For this will be Among other things, so-called capillary seals used in which the material specific properties of the lubricant and the Active principles exploited by capillary, adhesion and cohesive forces become.

Bei einer z.B. in der US 5,667,309 A vorgeschlagen Lösung einer Kapillardichtung weist die Bohrung der Lagerhülse an ihrem einen Stirnende einen sich „verjüngenden Bereich" z.B. in Gestalt einer konischen Ansenkung auf, während das entgegengesetzte Stirnende luftdicht verschlossen ist. Aufgrund der Gestaltung dieses hydrodynamischen Lagers wird dessen Rückhaltevermögen bezüglich des Schmiermittels vor allem bei gleichzeitiger Schockbelastung erhöht, wodurch die Dichtwirkung der Kapillardichtung verbessert wird. Durch die Ansenkung der Lagerhülse entsteht zwischen der Hülseninnen- und der Wellenaußenfläche ein konzentrischer, sich in Richtung Stirnseite erweiternder Freiraum, der anteilig mit Schmiermittel gefüllt ist. Das Schmiermittel benetzt die Oberflächen von Hülse und Welle, wodurch sich an der Grenzfläche zur Luft ein Meniskus mit konkaver Oberfläche ausbildet. Das im Freiraum befindliche Schmiermittel dient als Schmiermittelreservoir aus dem abdampfendes Lageröl ersetzt wird. Der Freiraum zwischen Konusinnen- und Wellenaußenmantelfläche oberhalb des Meniskus dient als Ausgleichsvolumen, in welches das Schmiermittel aufsteigen kann, wenn dessen temperaturabhängiges Volumen mit steigender Temperatur zunimmt und dadurch der Flüssigkeitsspiegel ansteigt. Die in der Flüssigkeit des Schmiermittels wirksamen Kohäsionskräfte, unterstützt durch die Kapillarkräfte im Lagerspalt verhindern, dass flüssiges Schmiermittel aus dem Lager austritt und in den Reinraumbereich eindringt. Die Dichtwirkung dieser Anordnung ist umso besser, je schlanker der sich verjüngende Übergangsbereich gestaltet wird und je höher die Viskosität des Schmiermittels ist.For example, in the US 5,667,309 A In the proposed solution of a capillary seal, the bore of the bearing sleeve has a "tapered region" at its one end, for example in the form of a conical countersink, while the opposite end is hermetically sealed The countersinking of the bearing sleeve creates a concentric space between the inner surface of the sleeve and the outer surface of the shaft, which increases in proportion to the front end and is partially filled with lubricant Shaft, whereby a meniscus with a concave surface forms at the interface with the air.The lubricant located in the free space serves as a lubricant reservoir from which the evaporating bearing oil is replaced The inner surface of the cone and the outer surface of the shaft above the meniscus serve as a compensating volume into which the lubricant can rise if its temperature-dependent volume increases with increasing temperature, thereby increasing the liquid level. The cohesive forces acting in the fluid of the lubricant, aided by the capillary forces in the bearing gap, prevent liquid lubricant from exiting the bearing and entering the clean room area. The sealing effect of this arrangement is all the better, the leaner the tapered transition region is designed and the higher the viscosity of the lubricant.

Hydrodynamische Lagersysteme mit vergleichbar ausgestalteten Kapillardichtungen sind beispielweise auch in US 5,516,456 A , US 5,427,456 A , US 5,553,811 A , US 5,536,088 A und DE 202 11 588 A offenbart.Hydrodynamic bearing systems with similarly configured capillary seals are also available, for example US 5,516,456 A . US 5,427,456 A . US 5,553,811 A . US 5,536,088 A and DE 202 11 588 A disclosed.

Nachteilig bei den bekannten Lösungen berührungsloser Kapillardichtungen für eine hydrodynamische Lagerausbildung ist die Reduzierung der effektiv nutzbaren Lagerlänge durch die axial einwärts gerichtete Gestaltung des sich verjüngenden Freiraumes. Da axiale Länge und Neigungswinkel des Freiraumes abhängig sind vom Gesamtfüllvolumen und der Viskosität des Schmiermittels wird das Verhältnis von Freiraumlänge zu Lagerlänge immer ungünstiger je dünnflüssiger das verwendete Schmiermittels ist.adversely in the known solutions contactless Capillary seals for Hydrodynamic bearing training is the reduction of effective usable bearing length through the axially inwardly directed Design of the rejuvenating Free space. Because axial length and angle of inclination of the free space are dependent on the total filling volume and the viscosity the lubricant is the ratio of Space length to storage length always unfavorable ever thinner the used lubricant is.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass im Bereich des Ausgleichsvolumens das Schmiermittel direkt an die umgebende Luft angrenzt.One Another disadvantage is that in the area of the compensation volume the lubricant is directly adjacent to the surrounding air.

Aufgrund der relativ großen Oberfläche dieser Grenzfläche besteht das Risiko, dass Schmiermittel verdampft und die Bereiche außerhalb des Lagersystems kontaminiert. Ferner kann es bei extremen Schockbelastungen oder Vibrationen des Lagersystems vorkommen, dass Schmiermittel aus dem Ausgleichsvolumen herausspritzt.by virtue of the relatively large one surface this interface There is a risk that lubricant evaporates and the areas outside of the storage system contaminated. Furthermore, it can with extreme shock loads or vibrations of the bearing system occur that lubricant squirts out of the equalization volume.

Offenbarung der Erfindungepiphany the invention

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein hydrodynamisches Lagersystem mit einem kapillaren Dichtungssystem anzugeben, bei welchem

– ein Austreten des Schmiermittels auch bei extremen Schockbelastungen oder Vibrationen des Lagersystems verhindert wird,
– die Grenzfläche zwischen dem Schmiermittel und der umgebenden Luft auf ein Minimum reduziert ist, und dennoch ein ausreichend großes Ausgleichsvolumen gegeben ist,
– das Befüllen des Lagersystems mit Schmiermittel vereinfacht wird.

It is therefore an object of the invention to provide a hydrodynamic bearing system with a capillary sealing system in which

- leakage of the lubricant is prevented even under extreme shock loads or vibrations of the storage system,
- The interface between the lubricant and the surrounding air is reduced to a minimum, and yet there is a sufficiently large compensation volume,
- The filling of the storage system with lubricant is simplified.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein hydrodynamisches Lagersystem gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.These The object is achieved by a Hydrodynamic bearing system according to the independent claim 1 solved. Advantageous embodiments and features of the invention result from the dependent ones Claims.

Erfindungsgemäß ist am Umfang des äußeren Lagerteils, das beispielsweise durch eine Lagerhülse und/oder Lageraufnahme gebildet ist, ein ein- oder mehrgängiges Gewinde ausgebildet, wobei das äußere Lagerteil von einer Hülse umgeben ist, so dass sich zwischen dem äußeren Lagerteil und der Hülse ein Ausgleichsvolumen in Form eines gewundenen Kanals bildet. Der gewundene Kanal erstreckt sich bevorzugt über die gesamte Länge des äußeren Lagerteils, so dass ein ausreichend großes, teilweise mit Schmiermittel gefülltes Ausgleichsvolumen bereitgestellt wird. Der Querschnitt des gewundenen Kanals kann beliebig sein, ist aber vorzugsweise dreieckförmig.According to the invention is Circumference of the outer bearing part, for example, by a bearing sleeve and / or bearing support is formed, formed a single or multi-start thread, the outer bearing part from a sleeve is surrounded, so that between the outer bearing part and the sleeve a Compensation volume in the form of a tortuous channel forms. The spiral Channel preferably extends over the entire length the outer bearing part, so that a sufficiently large, partially filled with lubricant Compensation volume is provided. The cross section of the spiral channel can be arbitrary, but is preferably triangular.

Der gewundene Kanal ist – ausgehend von seinem dem Lagerspalt benachbarten Ende – vorzugsweise mindestens zu einem Drittel seiner Länge mit Schmiermittel gefüllt.Of the Spiral channel is - outgoing from its end adjacent the bearing gap - preferably at least to one third of its length with Filled with lubricant.

Ein Ende dieses gewundenen Kanals ist unmittelbar oder aber vorzugsweise über einen Verbindungskanal mit dem Lagerspalt verbunden. Anstelle eines Verbindungskanals kann auch eine Verbindungsbohrung oder ein Ringkanal vorgesehen sein, so dass sich in jedem Fall ein zusammenhängender Schmiermittelfilm zwischen dem Lagerspalt und dem gewundenen Kanal ausbilden kann.One End of this tortuous channel is directly or preferably over one Connecting channel connected to the bearing gap. Instead of a connection channel can also provide a connection hole or a ring channel be, so in any case, a coherent lubricant film between can form the bearing gap and the winding channel.

Vorzugsweise mündet der gewundene Kanal oder der Verbindungskanal im Bereich des Drucklagers (Druckplatte) in den Lagerspalt, also am geschlossenen Ende des Lagerspalts, das heißt, der gewundene Kanal ist mit einem, dem Axiallagerbereich zugeordneten Abschnitt des Lagerspalts verbunden.Preferably ends the tortuous channel or the connecting channel in the region of the thrust bearing (Pressure plate) in the bearing gap, ie at the closed end of the Storage gap, that is, the winding channel is associated with one, the thrust bearing area Connected to the section of the storage gap.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass der gewundene Kanal mit dem, einem Radiallagerbereich zugeordneten Abschnitt des Lagerspalts verbunden ist.In another embodiment of the invention may be provided that the tortuous channel is associated with the, a radial bearing area Section of the storage gap is connected.

Das äußere Lagerteil kann aus zwei konzentrisch zur Rotationsachse angeordneten Teilen bestehen, beispielsweise einer Lagerhülse und einer die Lagerhülse umgebende Lageraufnahme.The outer bearing part can consist of two parts arranged concentrically to the axis of rotation exist, for example, a bearing sleeve and the bearing sleeve surrounding Bearing support.

Innerhalb der Lagerhülse und/oder der Lageraufnahme ist vorzugsweise ein in axialer Richtung verlaufender Rückflusskanal angeordnet, der einen dem Radiallagerbereich zugeordneten Abschnitt des Lagerspalts mit einem dem Axiallagerbereich zugeordneten Abschnitt des Lagerspalts verbindet.Within the bearing sleeve and / or the bearing receiver is preferably an axially extending Backflow channel arranged, which has a radial storage area associated section the bearing gap with a section associated with the axial bearing area of the storage gap connects.

Das andere, freie Ende des gewundenen Kanals mündet vorzugsweise in eine ringförmige Ausnehmung, die an einem Ende der Lagerhülse angeordnet ist.The other, free end of the tortuous channel preferably opens into an annular recess, at one end of the bearing sleeve is arranged.

Die Ausnehmung ist z.B. als ringförmige Nut am Außenumfang der Lagerhülse/Lageraufnahme bzw. zwischen Lagerhülse/Lageraufnahme und der diese umgebenden äußeren Hülse ausgebildet. Über diese „Ausnehmung" können der Kanal und der Lagerspalt mit Schmiermittel befüllt werden.The Recess is e.g. as an annular Groove on the outer circumference the bearing sleeve / bearing or between bearing sleeve / bearing receiver and the surrounding outer sleeve formed. About this "recess" of the Channel and the bearing gap to be filled with lubricant.

Die Füllmenge der Schmiermittels wird derart bestimmt, dass der Lagerspalt vollständig und der Kanal zumindest teilweise, beispielsweise bis zur halben Höhe des Gewindegangs, mit Schmiermittel gefüllt ist. Erfindungsgemäß liegt somit die Grenzfläche zwischen dem Schmiermittel und der umgebenden Luft „innerhalb" des Kanals, beispielsweise auf halber Länge des Kanals.The capacity the lubricant is determined so that the bearing gap completely and the channel at least partially, for example, up to half the height of the thread, filled with lubricant is. According to the invention thus the interface between the lubricant and the surrounding air "inside" the channel, for example Halfway up of the canal.

Die Vorteile der Erfindung liegen auf der Hand. Aufgrund des relativ geringen Querschnitts des gewundenen Kanals ist die Grenzfläche zwischen dem Schmiermittel und der umgebenden Luft auf ein Minimum reduziert. Aufgrund der relativen Länge des Kanals ist dennoch ein ausreichend großes Ausgleichsvolumen als Schmiermittelreservoir gegeben.The Advantages of the invention are obvious. Because of the relative small cross section of the tortuous channel is the interface between the lubricant and the surrounding air are kept to a minimum. Due to the relative length the channel is still given a sufficiently large compensating volume as a lubricant reservoir.

Da die Grenzfläche zwischen Schmiermittel und umgebender Atmosphäre innerhalb der Lagerhülse bzw. Lageraufnahme liegt, ist ein Austreten von Schmiermittel auch bei extremen Schockbelastungen oder Vibrationen des Lagersystems nicht zu befürchten.There the interface between lubricant and ambient atmosphere within the bearing sleeve or Bearing is located, leakage of lubricant is also at extreme shock loads or vibrations of the storage system not to fear.

Dennoch kann ein Befüllen eines solchen Lagersystems mit Schmiermittel relativ einfach üben den gewundenen Kanal vorgenommen werden.Yet can be a filling such a bearing system with lubricant relatively easy practice the wound channel can be made.

Mehrere Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Lagersystemen werden nachfolgend anhand der Zeichnungsfiguren erläutert.Several embodiments of storage systems according to the invention will be explained below with reference to the drawing figures.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description the drawings

1 zeigt einen Querschnitt durch eine erste Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Lagersystems; 1 shows a cross section through a first embodiment of a storage system according to the invention;

2 zeigt einen Querschnitt durch eine zweite Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Lagesystems; 2 shows a cross section through a second embodiment of a position system according to the invention;

3 zeigt einen Querschnitt durch eine dritte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Lagersystems; 3 shows a cross section through a third embodiment of a storage system according to the invention;

4 zeigt einen Querschnitt durch einen Spindelmotor mit feststehender Welle mit einer Ausgestaltung des Lagersystems entsprechend 2; 4 shows a cross section through a spindle motor with a fixed shaft with an embodiment of the storage system accordingly 2 ;

5 zeigt einen Querschnitt durch eine vierte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Lagersystems; 5 shows a cross section through a fourth embodiment of a storage system according to the invention;

6 zeigt einen Querschnitt durch eine fünfte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Lagersystems; 6 shows a cross section through a fifth embodiment of a storage system according to the invention;

7 zeigt eine mögliche Anordnung zum Befüllen des Lagersystems gemäß 6 mit Schmiermittel. 7 shows a possible arrangement for filling the storage system according to 6 with lubricant.

Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindungdescription of preferred embodiments the invention

1 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lageranordnung. Sie umfasst eine Lagerhülse 12 mit einer axialen zylindrischen Bohrung, in welcher eine Welle 10 um ihre Rotationsachse 22 drehbar aufgenommen ist. Das eine (untere) Ende der Welle 10 ist mit einer Druckplatte 11 verbunden, während das andere, freie Ende der Welle zum Beispiel einen Rotor (nicht dargestellt) trägt. Die Lagerhülse 12 und die Druckplatte 11 haben den selben Außendurchmesser und sind in einer zylindrischen Bohrung einer Lageraufnahme 13 aufgenommen. Zwischen dem Innendurchmesser der Lagerhülse 12 und dem geringfügig kleineren Außendurchmesser der Welle 10 sind Radiallagerbereiche mit einem Lagerspalt 16 vorgesehen, wobei der Lagerspalt 16 mit einem Schmiermittel, vorzugsweise einem flüssigen Lagerfluid, gefüllt ist. Die Radiallagerbereiche sind durch eine Oberflächenstruktur in Gestalt von Rillenmustern (nicht dargestellt) gekennzeichnet. Sobald die Welle 10 in Rotation versetzt wird, baut sich aufgrund der Rillenmuster ein hydrodynamischer Druck im Lagerspalt 16 bzw. im darin befindlichen Schmiermittel auf, so dass das Lager tragfähig wird. 1 shows a first embodiment of a bearing assembly according to the invention. It includes a bearing sleeve 12 with an axial cylindrical bore, in which a shaft 10 around its axis of rotation 22 is received rotatably. The one (lower) end of the shaft 10 is with a pressure plate 11 while the other, free end of the shaft carries, for example, a rotor (not shown). The bearing sleeve 12 and the pressure plate 11 have the same outer diameter and are in a cylindrical bore of a bearing mount 13 added. Between the inner diameter of the bearing sleeve 12 and the slightly smaller outer diameter of the shaft 10 are radial bearing areas with a bearing gap 16 provided, wherein the bearing gap 16 with a lubricant, preferably a liquid bearing fluid is filled. The radial bearing areas are characterized by a surface structure in the form of groove patterns (not shown). Once the wave 10 is set in rotation, builds up due to the groove pattern hydrodynamic pressure in the bearing gap 16 or in the lubricant therein, so that the bearing is viable.

Die Druckplatte 11 bildet zusammen mit einer Abdeckplatte 15; der Lagerhülse 12 und der Lageraufnahme 13 ein hydrodynamisches Drucklager. Das Drucklager sorgt für die axiale Positionierung der Welle 10 in Bezug auf die Lagerhülse 12 bzw. Lageraufnahme 13 der Lageranordnung und nimmt die axialen Kräfte auf. Dieser Axiallagerbereich wird durch die Abdeckplatte 15 luftdicht verschlossen, so dass kein Schmiermittel aus dem Lagerspalt 16 austreten kann, der sich zwischen der Lagerhülse 12, der Lageraufnahme 13, der Druckplatte 11 und der Abdeckplatte 15 fortsetzt.The printing plate 11 forms together with a cover plate 15 ; the bearing sleeve 12 and the camp admission 13 a hydrodynamic thrust bearing. The thrust bearing ensures the axial positioning of the shaft 10 in relation to the bearing sleeve 12 or storage 13 the bearing assembly and absorbs the axial forces. This thrust bearing area is through the cover plate 15 hermetically sealed, so no lubricant from the bearing gap 16 can escape, extending between the bearing sleeve 12 , the warehouse pickup 13 , the printing plate 11 and the cover plate 15 continues.

Damit sich ein ausreichender hydrodynamischer Druck im Axiallager aufbaut, sind die einander zugewandten Oberflächen der Lagerhülse 12, der Druckplatte 11 oder der Abdeckplatte 15 mit Oberflächenstrukturen (nicht dargestellt) versehen.So that a sufficient hydrodynamic pressure builds up in the thrust bearing, the facing surfaces of the bearing sleeve 12 , the printing plate 11 or the cover plate 15 provided with surface structures (not shown).

Durch vorzugsweise mehrere Rückflusskanäle 17, die zwischen der Lagerhülse 12 und der Lageraufnahme 13 in axialer Richtung verlaufen, werden die unteren und oberen Bereiche des Lagerspalts 16 miteinander verbunden. Diese Rückflusskanäle 17 ermöglichen eine stetige Zirkulation des Schmiermittels innerhalb des Lagerspalts 16.By preferably several return channels 17 between the bearing sleeve 12 and the camp admission 13 run in the axial direction, the lower and upper portions of the bearing gap 16 connected with each other. These reflux channels 17 allow a steady circulation of the lubricant within the bearing gap 16 ,

Die Lageraufnahme 13 ist ihrerseits von einer etwa topfförmigen Hülse 14 umgeben, die die oberen Stirnseiten der Lagerhülse 12 und der Lageraufnahme 13 abdeckt und sich über die ganze Länge der Lageraufnahme 13 erstreckt und an ihrem unteren Ende die Abdeckplatte 15 aufnimmt. Das freie Ende der Welle 10 ist durch eine Öffnung der Hülse 14 hindurchgeführt.The camp recording 13 is in turn of an approximately pot-shaped sleeve 14 surround the upper end faces of the bearing sleeve 12 and the camp admission 13 covering and extending over the entire length of the bearing support 13 extends and at its lower end the cover plate 15 receives. The free end of the shaft 10 is through an opening in the sleeve 14 passed.

Erfindungsgemäß ist nun am Außenumfang der Lageraufnahme 13 ein mehrgängiges Gewinde vorgesehen, dass nach außen durch die Hülse 14 abgedeckt wird, so dass sich über die gesamte Länge der Lagerhülse 13 ein Gewindekanal 18 ergibt. Im unteren Bereich ist der Gewindekanal 18 über einen Verbindungskanal 19 mit dem Lagerspalt 16 verbunden. Im oberen Bereich mündet der Gewindekanal 18 in eine ringförmige Ausnehmung 20, die über eine Befüllöffnung 21 zugänglich ist. Durch diese Befüllöffnung 21 kann das Schmiermittel eingefüllt werden, welches dann durch geeignete Mittel bis in den Lagerspalt 16 befördert werden kann. Der Gewindekanal 18 dient als Ausgleichsvolumen für das Schmiermittel und ist beispielsweise über seine halbe Länge mit Schmiermittel gefüllt.According to the invention is now on the outer circumference of the bearing receiver 13 a multi-start thread provided that out through the sleeve 14 is covered, so over the entire length of the bearing sleeve 13 a threaded channel 18 results. In the lower area is the threaded channel 18 via a connection channel 19 with the bearing gap 16 connected. In the upper part of the threaded channel opens 18 in an annular recess 20 , which has a filling opening 21 is accessible. Through this filling opening 21 The lubricant can be filled, which then by suitable means into the bearing gap 16 can be transported. The thread channel 18 serves as a compensating volume for the lubricant and is filled for example over half its length with lubricant.

In einer abgewandelten Ausführungsform eines Lagersystems gemäß 2 ist die Abdeckplatte 15' innerhalb einer Ausnehmung der Lageraufnahme 13' aufgenommen. Am Außenumfang der Lageraufnahme 13' erstreckt sich wiederum der Gewindekanal 18', der jedoch nun in seinem oberen Bereich über einen Verbindungskanal 19' mit dem Lagerspalt 16 verbunden ist. Der untere Teil des Gewindekanals 18' mündet in einer Ausnehmung 20', die ringförmig zwischen der Lageraufnahme 13' und der Hülse 14' ausgebildet ist. Über diese Ausnehmung kann das Lagersystem mit Schmiermittel befüllt werden.In a modified embodiment of a storage system according to 2 is the cover plate 15 ' within a recess of the bearing receiver 13 ' added. On the outer circumference of the bearing receiver 13 ' in turn extends the threaded channel 18 ' however, now in its upper area via a connection channel 19 ' with the bearing gap 16 connected is. The lower part of the threaded channel 18 ' flows into a recess 20 ' which is annular between the bearing receiver 13 ' and the sleeve 14 ' is trained. About this recess, the storage system can be filled with lubricant.

3 zeigt eine Ausgestaltung eines hydrodynamischen Lagersystems mit einer an der Welle 23 angeordneten Druckplatte 24, einer Lagerhülse 25, einer Lageraufnahme 26 und eine in einer Ausnehmung der Lageraufnahme 26 angeordneten Abdeckplatte 28. Die Lageraufnahme 26 ist von einer topfförmigen Hülse 27 umgeben. Es bildet sich wiederum ein Lagerspalt 29 aus, der über eine Rückflussleitung 30 verfügt, so dass das Schmiermittel zwischen den Axial- und Radiallagerbereichen des Lagerspalts 29 zirkulieren kann. Zwischen dem Außendurchmesser der Lageraufnahme 26 und der Hülse 27 befindet sich der Gewindekanal 31. Das untere Ende des Gewindekanals 31 mündet in einen scheibenförmigen Hohlraum 32, der zwischen dem Boden der Hülse 27 und der Abdeckplatte 28 ausgebildet ist. Die Abdeckplatte 28 weist vorzugsweise in der Mitte eine Öffnung 33 auf, über die das Schmiermittel vom Hohlraum 32 in den Lagerspalt 29 strömen kann. Über eine Ausnehmung 34, die mit dem oberen Bereich des Gewindekanals 31 verbunden ist, kann die Lageranordnung mit Schmiermitteln befüllt werden. Die Stirnseiten der Lagerhülse 25 und teilweise auch der Lageraufnahme 26 sind durch eine Deckscheibe 35 verschlossen, die mittels Vorsprüngen 36 an der Lageraufnahme 26 befestigt ist. 3 shows an embodiment of a hydrodynamic bearing system with one on the shaft 23 arranged pressure plate 24 , a bearing sleeve 25 , a camp recording 26 and one in a recess of the bearing receiver 26 arranged cover plate 28 , The camp recording 26 is from a cup-shaped sleeve 27 surround. It forms again a bearing gap 29 out, over a return line 30 so that the lubricant between the axial and radial bearing areas of the bearing gap 29 can circulate. Between the outer diameter of the bearing receiver 26 and the sleeve 27 is the thread channel 31 , The lower end of the threaded channel 31 opens into a disc-shaped cavity 32 that is between the bottom of the sleeve 27 and the cover plate 28 is trained. The cover plate 28 preferably has an opening in the middle 33 on top of that the lubricant from the cavity 32 in the storage gap 29 can flow. About a recess 34 connected to the top of the threaded channel 31 is connected, the bearing assembly can be filled with lubricants. The front sides of the bearing sleeve 25 and partly also the camp admission 26 are through a cover disk 35 closed by means of protrusions 36 at the warehouse reception 26 is attached.

4 zeigt einen Schnitt durch einen Spindelmotor, der eine Lageranordnung gemäß 2 aufweist. Der Spindelmotor umfasst eine feststehende Basisplatte 37, an der eine Statoranordnung 38, bestehend aus einem Statorkern und Wicklungen, angeordnet ist. Die Welle 10 ist in einer zentralen Ausnehmung der Basisplatte 37 aufgenommen und bildet zusammen mit der Druckscheibe 11 das feststehende Teil der Lageranordnung, während sich Lagerhülse 12, Lageraufnahme 13' sowie die Hülse 14' zusammen mit einem daran befestigten Rotor 39 um die Rotationsachse 22 drehen. Am inneren, unteren Rand des Rotors 39 ist ein ringförmiger Permanentmagnet 40 mit einer Mehrzahl von Polpaaren angeordnet, die von der Statoranordnung 38 mit einem elektrischen Wechselfeld beaufschlagt werden, so dass der Rotor und die damit verbundenen Teile der Lageranordnung in Drehung versetzt werden. 4 shows a section through a spindle motor, the bearing arrangement according to 2 having. The spindle motor includes a fixed base plate 37 to which a stator assembly 38 consisting of a stator core and windings, is arranged. The wave 10 is in a central recess of the base plate 37 picked up and forms together with the pressure disk 11 the fixed part of the bearing assembly while bearing sleeve 12 , Warehouse admission 13 ' as well as the sleeve 14 ' together with a rotor attached thereto 39 around the axis of rotation 22 rotate. At the inner, lower edge of the rotor 39 is an annular permanent magnet 40 arranged with a plurality of pole pairs, of the stator assembly 38 be subjected to an alternating electric field, so that the rotor and the associated parts of the bearing assembly are rotated.

5 zeigt eine weitere Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Lagersystems mit einer Welle 41 mit daran angeordneter Druckscheibe 42, einer Lagerhülse 43, einer Lageraufnahme 44 sowie einer Hülse 45. Die untere Seite der Lageranordnung ist über eine in der Hülse 45 aufgenommene Abdeckplatte 46 verschlossen. Der obere Bereich der Lageranordnung umfasst eine Abdeckkappe 47, die über die Hülse 45 gestülpt ist. Das Schmiermittel zirkuliert zwischen Lagerspalt 48 und Rückflusskanal 49. Zwischen dem Außendurchmesser der Lagerhülse 44 und dem Innendurchmesser der Hülse 45 ist ein Gewindekanal 50 vorgesehen, der über einen Verbindungskanal 51 mit dem axiallagerseitigen Lagerspalt 48 verbunden ist. Der obere Bereich des Lagerspaltes 48 mündet in eine Ausnehmung 52, wobei über eine Befüllöffnung 53 Schmiermittel in den Gewindekanal 50 und damit auch in den Lagerspalt 48 und den Rückflusskanal 49 eingebracht werden kann. 5 shows a further embodiment of a storage system according to the invention with a shaft 41 with pressure disc arranged thereon 42 , a bearing sleeve 43 , a camp recording 44 and a sleeve 45 , The lower side of the bearing assembly is over one in the sleeve 45 recorded cover plate 46 locked. The upper portion of the bearing assembly comprises a cap 47 that over the sleeve 45 is slipped. The lubricant circulates between the bearing gap 48 and reflux channel 49 , Between the outer diameter of the bearing sleeve 44 and the inner diameter of the sleeve 45 is a threaded channel 50 provided, via a connecting channel 51 with the axial bearing side bearing gap 48 connected is. The upper area of the bearing gap 48 opens into a recess 52 , wherein via a filling opening 53 Lubricant in the threaded channel 50 and thus also in the bearing gap 48 and the reflux channel 49 can be introduced.

6 zeigt eine weitere Ausführungsform eines hydrodynamischen Lagersystems mit einer Welle 54, an deren unteren Ende eine Druckplatte 55 angeordnet ist. Welle und Druckplatte sind in einer Lagerhülse 56 aufgenommen und über einen Lagerspalt 59 von der Lagerhülse 56 beabstandet. Die Lagerhülse 56 ist von einer weiteren Hülse 57 umgeben, wobei das untere Ende des Lagersystems durch eine in die Hülse 57 eingesetzte Abdeckplatte 58 verschlossen ist. Zwischen dem Außenumfang der Lagerhülse 56 und dem Innenumfang der Hülse 57 ist eine Gewindekanal 60 gebildet, der über einen Verbindungskanal 62 mit dem Lagerspalt 59 verbunden ist. Das obere Ende des Gewindekanals 60 mündet in eine Ausnehmung 61, über welchen die Lageranordnung mit Schmiermittel befüllbar ist. 6 shows a further embodiment of a hydrodynamic bearing system with a shaft 54 , at the lower end of a printing plate 55 is arranged. Shaft and pressure plate are in a bearing sleeve 56 taken up and over a bearing gap 59 from the bearing sleeve 56 spaced. The bearing sleeve 56 is from another sleeve 57 surrounded, with the lower end of the storage system by a in the sleeve 57 inserted cover plate 58 is closed. Between the outer circumference of the bearing sleeve 56 and the inner circumference of the sleeve 57 is a threaded channel 60 formed by a connecting channel 62 with the bearing gap 59 connected is. The upper end of the threaded channel 60 opens into a recess 61 over which the bearing assembly is filled with lubricant.

7 zeigt eine mögliche Anordnung zum Befüllen der Lageranordnung gemäß 6 mit Schmiermittel. Hierzu wird ein Unterdruckgehäuse 63 über die Welle und den zwischen Welle und Lagerhülse 56 befindlichen Lagerspalt 59 gestülpt. Das Unterdruckgehäuse 63 weist Dichtungen 64 auf, die für ein luftdichtes Anliegen des Gehäuses an der Stirnseite Lagerhülse 56 sorgen. Zunächst wird die Ausnehmung 61 mit der benötigten Schmiermittelmenge befüllt, wobei sich aufgrund der Oberflächenspannung des Schmiermittels eine umlaufende in sich geschlossene Flüssigkeitsoberfläche einstellt mit einer konzentrischen, ringförmigen einen Meniskus ausbildenden Grenzfläche zur Umgebungsatmosphäre. Im abgeschlossenen Hohlraum des Gehäuses 63 wird nun über einen Anschluss 65 ein Unterdruck erzeugt, wodurch die im Lager und im Kanalsystem befindliche Luft abgesaugt und durch das aus der Ausnehmung 61 über das Kanalsystem nachfließende Schmiermittel ersetzt wird. Die in sich geschlossene Grenzfläche zwischen dem in der Ausnehmung 61 befindlichen Schmiermittel und der Umgebungsatmosphäre verhindert, dass beim Füllvorgang irgendwelche Luftblasen ins Kanalsystem eindringen können. So ist sichergestellt, dass sich in dem Lagerspalt des hydrodynamischen Lagersystems ein zusammenhängender Schmiermittelfilm ohne irgendwelche eingeschlossenen Luftblasen ausbilden kann, der in einen im Gewindekanal 60 endenden „Flüssigkeitsfaden" übergeht. Auf diese Weise ist es relativ einfach möglich, das Lagersystem mit Schmiermittel zu füllen. Wegen der vergleichsweise großen Länge des Gewindekanals in bezug auf dessen Querschnitt ist die Menge des einzubringenden Schmiermittels relativ unkritisch, so dass sichergestellt werden kann, dass das Lager einerseits nicht überfüllt wird, dass aber andererseits immer genügend Schmiermittel im Gewindekanal verbleibt, um Dauerschmierung während der gesamten Lebensdauer zu garantieren. 7 shows a possible arrangement for filling the bearing assembly according to 6 with lubricant. For this purpose, a vacuum housing 63 over the shaft and between the shaft and bearing sleeve 56 located bearing gap 59 slipped. The vacuum housing 63 has seals 64 on, for an airtight concern of the housing on the front bearing sleeve 56 to care. First, the recess 61 filled with the required amount of lubricant, which adjusts due to the surface tension of the lubricant, a circumferential self-contained liquid surface with a concentric, annular meniscus forming interface with the ambient atmosphere. In the closed cavity of the housing 63 will now have a connection 65 generates a negative pressure, whereby the air in the bearing and in the duct system sucked and sucked out of the recess 61 is replenished via the channel system flowing lubricant. The self-contained interface between the in the recess 61 located lubricant and the ambient atmosphere prevents any air bubbles can penetrate into the duct system during the filling process. This ensures that in the bearing gap of the hydrodynamic bearing system a coherent lubricant film without any trapped bubbles forming in a threaded channel 60 In this way, it is relatively easy to fill the bearing system with lubricant Because of the comparatively large length of the threaded channel with respect to its cross section, the amount of lubricant to be introduced is relatively uncritical, so that it can be ensured that On the one hand the bearing is not overfilled, but on the other hand always enough lubricant remains in the threaded channel to guarantee permanent lubrication during the entire service life.

Die in der vorsehenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln, als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.The in the forgoing description, claims and drawings Features can both individually, as well as in any combination for the realization of the invention in various embodiments of importance.

1010: Wellewave
1111: Druckplatteprinting plate
1212: Lagerhülsebearing sleeve
13, 13'13 13 ': Lageraufnahmebearing seat
14, 14'14 14 ': Hülseshell
15, 15'15 15 ': Abdeckplattecover
1616: Lagerspaltbearing gap
1717: RückflusskanalBackflow channel
18, 18'18 18 ': Kanal, gewundenChannel, tortuous
19, 19'19 19 ': Verbindungskanalconnecting channel
20, 20'20 20 ': Ausnehmungrecess
2121: Befüllöffnungfilling
2222: Rotationsachseaxis of rotation
2323: Wellewave
2424: Druckplatteprinting plate
2525: Lagerhülsebearing sleeve
2626: Lageraufnahmebearing seat
2727: Hülseshell
2828: Abdeckplattecover
2929: Lagerspaltbearing gap
3030: RückflusskanalBackflow channel
3131: Kanal, gewundenChannel, tortuous
3232: Hohlraumcavity
3333: Öffnungopening
3434: Ausnehmungrecess
3535: Deckscheibecover disc
3636: Vorsprunghead Start
3737: Basisplattebaseplate
3838: Statoranordnungstator
3939: Rotorrotor
4040: Permanentmagnetpermanent magnet
4141: Wellewave
4242: Druckplatteprinting plate
4343: Lagerhülsebearing sleeve
4444: Lageraufnahmebearing seat
4545: Hülseshell
4646: Abdeckplattecover
4747: Abdeckkappecap
4848: Lagerspaltbearing gap
4949: RückflusskanalBackflow channel
5050: Kanal, gewundenChannel, tortuous
5151: Verbindungskanalconnecting channel
5252: Ausnehmungrecess
5353: Befüllöffnungfilling
5454: Wellewave
5555: Druckplatteprinting plate
5656: Lagerhülse (-aufnahme)Bearing sleeve (receiving)
5757: Hülseshell
5858: Abdeckplattecover
5959: Lagerspaltbearing gap
6060: Kanal, gewundenChannel, tortuous
6161: Ausnehmungrecess
6262: Verbindungskanalconnecting channel
6363: UnterdruckgehäuseVacuum housing
6464: Dichtungpoetry
6565: Anschlussconnection

Claims

Hydrodynamic bearing system, in particular for the rotary mounting of spindle motors for driving the storage disks in hard disk drives, comprising: at least one inner bearing part ( 10 ; 23 ; 41 ; 54 ); at least one outer bearing part ( 12 . 13 . 13 '; 25 . 26 ; 43 . 44 ; 56 ), wherein the bearing parts about an axis of rotation ( 22 ) are rotatable relative to each other, at least one radial bearing region and / or at least one thrust bearing region, which are formed on mutually facing surfaces of the bearing parts; a bearing gap formed between surfaces of the bearing parts formed with a lubricant ( 16 ; 29 ; 48 ; 59 ), and a liquid-conductively connected to the bearing gap compensating volume for the lubricant, characterized in that on the circumference of the outer bearing part ( 12 . 13 . 13 '; 25 . 26 ; 43 . 44 ; 56 ) a single or multi-start thread is formed, wherein the outer bearing part of a sleeve ( 14 ; 14 '; 27 ; 45 ; 57 ) is surrounded, so that between the outer bearing part and the sleeve a compensation volume in the form of a tortuous channel ( 18 ; 18 ' . 31 ; 50 ; 60 ).

Hydrodynamic bearing system according to claim 1, characterized in that the tortuous channel ( 18 ; 18 ' . 31 ; 50 ; 60 ) over the entire length of the outer bearing part ( 12 . 13 . 13 '; 25 . 26 ; 43 . 44 ; 56 ).

Hydrodynamic bearing system according to one of claims 1 or 2, characterized in that the tortuous channel ( 18 ; 18 ' . 31 ; 50 ; 60 ), starting from its the bearing gap ( 16 ; 29 ; 48 ; 59 ) adjacent end to a portion of its length is filled with lubricant.

Hydrodynamic bearing system according to one of claims 1 to 3, characterized in that one end of the tortuous channel ( 18 ; 18 ' . 31 ; 50 ; 60 ) via a connection channel ( 19 ; 19 '; 51 ; 62 ), a connection bore ( 33 ) and / or a ring channel ( 32 ) with the bearing gap ( 16 ; 29 ; 48 ; 59 ) connected is.

Hydrodynamic bearing system according to one of claims 1 to 4, characterized in that the tortuous channel ( 18 ' ) with a, the radial storage area associated portion of the storage gap ( 16 ; 29 ;) connected is.

Hydrodynamic bearing system according to one of claims 1 to 4, characterized in that the tortuous channel ( 18 ; 31 ; 50 ; 60 ) with a, the thrust bearing region associated portion of the bearing gap (; 29 ; 48 ; 59 ) connected is.

Hydrodynamic bearing system according to one of claims 1 to 6, characterized in that the tortuous channel ( 18 ; 18 ' . 31 ; 50 ; 60 ) has a substantially triangular cross-section.

Hydrodynamic bearing system according to one of claims 1 to 7, characterized in that the outer bearing part ( 12 . 13 . 13 '; 25 . 26 ; 43 . 44 ; 56 ) consists of a bearing sleeve and this concentrically surrounding bearing mount.

Hydrodynamic bearing system according to one of claims 1 to 8, characterized in that within the bearing sleeve and / or the bearing receptacle ( 12 . 13 . 13 '; 25 . 26 ; 43 . 44 ; 56 ) an axially extending reflux channel ( 17 ; 30 ; 49 ), which has a portion of the storage gap ( 16 ; 29 ; 48 ; 59 ) connects with a Axiallagerbereich associated portion of the bearing gap.

Hydrodynamic bearing system according to one of claims 1 to 9, characterized in that one end of the tortuous channel ( 18 ; 18 ' . 31 ; 50 ; 60 ) in an outer bearing part (Fig. 13 . 13 '; 26 ; 44 . 45 ; 56 . 57 ) and / or the sleeve ( 14 ; 14 '; 27 ; 45 ; 57 ) located approximately annular recess ( 20 ; 20 '; 34 ; 52 ; 61 ) opens.

Hydrodynamic bearing system according to one of claims 1 to 10, characterized in that the lubricant via the the recess ( 20 ; 20 '; 34 ; 52 ; 61 ), the winding channel ( 18 ; 18 ' . 31 ; 50 ; 60 ) and the connecting channel in the bearing gap ( 16 ; 29 ; 48 ; 59 ) is introduced.