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DE102014007155A1 - Fluid dynamic bearing system for a spindle motor - Google Patents

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DE102014007155A1
DE102014007155A1 DE102014007155.3A DE102014007155A DE102014007155A1 DE 102014007155 A1 DE102014007155 A1 DE 102014007155A1 DE 102014007155 A DE102014007155 A DE 102014007155A DE 102014007155 A1 DE102014007155 A1 DE 102014007155A1
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DE
Germany
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bearing
gap
fluid dynamic
annular
component
Prior art date
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Pending
Application number
DE102014007155.3A
Other languages
German (de)
Inventor
Olaf Winterhalter
Thomas Fuss
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MinebeaMitsumi Inc
Original Assignee
Minebea Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Minebea Co Ltd filed Critical Minebea Co Ltd
Priority to DE102014007155.3A priority Critical patent/DE102014007155A1/en
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein fluiddynamisches Lagersystem, insbesondere zur Drehlagerung eines Spindelmotors, mit einer ersten feststehenden Lagerkomponente, welche mindestens eine in einer Lagerbohrung angeordnete Welle (12), ein die Welle aufnehmendes feststehendes Lagerbauteil (16) und ein an der Welle angeordnetes ringförmiges Lagerbauteil (18) umfasst, und einer zweiten drehbaren Lagerkomponente, welche mindestens ein Rotorbauteil (14) mit einer Lagerbuchse (14a) umfasst, wobei die beiden Lagerkomponenten durch einen mit einem Lagerfluid gefüllten Lagerspalt (20) voneinander getrennt und mittels zwei axial voneinander beabstandeten fluiddynamischen Radiallagern (22a, 22b) und mindestens einem fluiddynamischen Axiallager (26) relativ zueinander drehgelagert sind, wobei der Lagerspalt (20) zwei offene Enden aufweist, die durch Dichtungsspalte (32, 34) abgedichtet sind, und die Lagerbuchse (14a) eine im Wesentlichen radial verlaufende ringförmige Fläche (48) ausbildet, die mit einer gegenüberliegenden Fläche des ringförmigen Lagerbauteils (18) einen radial verlaufenden ringförmigen Spalt (47) bildet, der den Lagerspalt (20) mit einem ersten Dichtungsspalt (32) verbindet. Erfindungsgemäß ist in einem radial außen liegenden Abschnitt des ringförmigen Spaltes (47) in der ringförmigen Fläche (48) der Lagerbuchse (14a) oder in der gegenüberliegenden Fläche des ringförmigen Lagerbauteils (18) eine umlaufende Rille (46) vorgesehen.The invention relates to a fluid-dynamic bearing system, in particular for the rotary bearing of a spindle motor, with a first stationary bearing component, which has at least one shaft (12) arranged in a bearing bore, a stationary bearing component (16) receiving the shaft and an annular bearing component (18) arranged on the shaft ) and a second rotatable bearing component, which comprises at least one rotor component (14) with a bearing bush (14a), the two bearing components being separated from one another by a bearing gap (20) filled with a bearing fluid and by means of two axially spaced apart fluid dynamic radial bearings (22a) , 22b) and at least one fluid dynamic axial bearing (26) are rotatably mounted relative to each other, the bearing gap (20) having two open ends which are sealed by sealing gaps (32, 34), and the bearing bushing (14a) is a substantially radially extending annular Surface (48) forms with a ge opposite surface of the annular bearing component (18) forms a radially extending annular gap (47) which connects the bearing gap (20) with a first sealing gap (32). According to the invention, a circumferential groove (46) is provided in a radially outer section of the annular gap (47) in the annular surface (48) of the bearing bush (14a) or in the opposite surface of the annular bearing component (18).

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft ein fluiddynamisches Lagersystem für einen Spindelmotor zur Lagerung eines drehbaren Motorbauteils relativ zu einem feststehenden Motorbauteil. Derartige Spindelmotoren werden beispielsweise zum Antrieb von Speicherplatten in Festplattenlaufwerken verwendet.The invention relates to a fluid dynamic bearing system for a spindle motor for supporting a rotatable engine component relative to a fixed engine component. Such spindle motors are used, for example, for driving storage disks in hard disk drives.

Stand der TechnikState of the art

Aus dem Stand der Technik sind auf die Anmelderin zurückgehende Spindelmotoren mit fluiddynamischem Lagersystem bekannt, bei denen zur Lagerung eines Rotorbauteils ein fluiddynamisches Lagersystem verwendet wird, das aus einer Kombination von mindestens einem fluiddynamischen Radiallager und mindestens einem fluiddynamischen Axiallager besteht. Ein fluiddynamisches Lagersystem besteht in der Regel aus einer feststehenden Lagerkomponente und einer beweglichen Lagerkomponente, die durch einen mit einem Lagerfluid gefüllten Lagerspalt voneinander getrennt und um eine gemeinsame Rotationsachse relativ zueinander drehgelagert sind. In bekannter Weise sind mit Lagerrillenstrukturen versehene Lagerflächen vorhanden, die bei Rotation des Lagers eine Pumpwirkung auf das im Lagerspalt befindliche Lagerfluid ausüben. In fluiddynamischen Lagern werden die Lagerrillenstrukturen in Form von Vertiefungen oder Erhebungen üblicherweise auf eine oder beide jeweils einander gegenüber liegende Lagerflächen aufgebracht. Bei Drehung der Lagerbauteile relativ zueinander erzeugen die Lagerrillenstrukturen im Lagerspalt einen hydrodynamischen Druck. Durch diesen hydrodynamischen Druck werden die beiden zueinander rotierenden Lagerbauteile durch entsprechende Lagerkräfte berührungsfrei voneinander getrennt und gelagert.From the prior art spindle motors with fluid dynamic bearing system going back to the applicant are known in which a fluid dynamic bearing system is used for mounting a rotor component, which consists of a combination of at least one fluid dynamic radial bearing and at least one fluid dynamic thrust bearing. A fluid dynamic bearing system usually consists of a fixed bearing component and a movable bearing component, which are separated by a filled with a bearing fluid bearing gap and rotatably supported about a common axis of rotation relative to each other. In a known manner bearing surfaces provided with bearing groove structures are present, which exert a pumping action on the bearing fluid in the bearing gap during rotation of the bearing. In fluid dynamic bearings, the bearing groove structures in the form of depressions or elevations are usually applied to one or both opposing bearing surfaces. Upon rotation of the bearing components relative to one another, the bearing groove structures generate a hydrodynamic pressure in the bearing gap. As a result of this hydrodynamic pressure, the two bearing components rotating relative to one another are separated and stored without contact by corresponding bearing forces.

Ein Spindelmotor mit fluiddynamischem Lagersystem ist in der DE 10 2008 031 618 A1 offenbart. Dieses Lagersystem umfasst als feststehende Lagerkomponente eine Welle, die in einer Bohrung eines feststehenden Lagerbauteils gehalten ist. Eine bewegliche Lagerbuchse, die Teil eines Rotorbauteils ist, rotiert um die feststehende Welle. Das Lagersystem umfasst zwei in einem Abstand voneinander angeordnete fluiddynamische Radiallager und ein magnetisch vorgespanntes fluiddynamisches Axiallager. Auf Grund der Bauweise mit feststehender Welle umfasst der Lagerspalt zwei offene Enden, die jeweils durch einen Dichtungsspalt abgedichtet sind. Diese Dichtungsspalte sind beispielsweise als statische Kapillardichtungen oder dynamische Pumpdichtungen oder eine Kombination dieser beiden Dichtungsarten ausgebildet.A spindle motor with fluid dynamic bearing system is in the DE 10 2008 031 618 A1 disclosed. This bearing system comprises as a fixed bearing component a shaft which is held in a bore of a fixed bearing component. A movable bushing, which is part of a rotor component, rotates about the fixed shaft. The bearing system comprises two spaced fluid dynamic radial bearings and a magnetically biased fluid dynamic thrust bearing. Due to the fixed shaft design, the bearing gap comprises two open ends, each of which is sealed by a sealing gap. These sealing gaps are formed, for example, as static capillary seals or dynamic pump seals or a combination of these two types of seals.

An einem Ende der Welle ist ein ringförmiges Lagerbauteil angeordnet, das als Stopperbauteil ausgebildet ist. Im Bereich des Stopperbauteils befindet sich ein erster Dichtungsspalt, entlang dessen vorzugsweise eine zusätzliche dynamische Pumpdichtung angeordnet ist. Der Dichtungsspalt ist über einen radial verlaufenden ringförmigen Spalt, der zwischen einer unteren Stirnseite des Stopperbauteils und einer oberen Stirnseite des Rotorbauteils angeordnet ist, mit dem Lagerspalt verbunden.At one end of the shaft, an annular bearing member is arranged, which is designed as a stopper member. In the region of the stopper component is a first sealing gap along which preferably an additional dynamic pumping seal is arranged. The sealing gap is connected to the bearing gap via a radially extending annular gap, which is arranged between a lower end face of the stopper component and an upper end face of the rotor component.

Die axiale Höhe des radial verlaufenden ringförmigen Spaltes ist relativ gering, so dass es bei einem axialen Schock auf das Lager vorkommen kann, dass die axiale Höhe des radial verlaufenden ringförmigen Spaltes sich schlagartig ändert. Wenn sich beispielsweise die axiale Höhe des radial verlaufenden ringförmigen Spalts schlagartig vergrößert, dann kann das Lagerfluid nicht schnell genug in das vergrößerte Volumen nach fließen und es kann sich ein Unterdruck bilden, der ein Austreten von Luftbläschen aus dem Lagerfluid begünstigt.The axial height of the radially extending annular gap is relatively small, so that it may occur in an axial shock on the bearing that the axial height of the radially extending annular gap changes abruptly. For example, if the axial height of the radially extending annular gap increases abruptly, then the bearing fluid can not flow rapidly enough into the increased volume and a vacuum may form that promotes leakage of air bubbles from the bearing fluid.

Die entstandenen Luftbläschen sammeln sich bevorzugt im Bereich dieses radial verlaufenden Spaltes und können auf Grund des sehr engen Dichtungsspaltes bzw. der entgegenwirkenden Pumpströmung der dynamischen Pumpdichtung nicht ohne weiteres über den Dichtungsspalt aus dem Lager entweichen. Wird die Ansammlung von Luft zu groß, so kann das den sicheren Betrieb des Lagers beeinträchtigen.The resulting air bubbles collect preferably in the region of this radially extending gap and can not easily escape via the sealing gap from the camp due to the very narrow sealing gap or the counteracting pumping flow of the dynamic pumping seal. If the accumulation of air becomes too great, it may affect the safe operation of the bearing.

Ferner wurde beobachtet, dass es bei länger andauernden starken Vibrationen, die im Stillstand auf das Lager einwirken, vorkommen kann, dass durch diese Vibrationen eine Pumpwirkung auf das im Lagerspalt befindliche Lagerfluid verursacht wird und dadurch geringe Mengen an Lagerfluid über den Dichtungsspalt aus dem Lager entweichen, die demnach zur Schmierung nicht mehr zur Verfügung stehen und darüber hinaus eine Kontamination der Speicherplatten mit Lagerfluid bewirken können. Dies kann die Lebensdauer des Lagers beziehungsweise des Festplattenlaufwerks verringern.It has also been observed that with prolonged high vibrations acting on the bearing at a standstill, it may happen that these vibrations cause a pumping action on the bearing fluid in the bearing gap, thus allowing small amounts of bearing fluid to escape from the bearing via the seal gap which are therefore no longer available for lubrication and beyond can cause contamination of the storage disks with bearing fluid. This can reduce the life of the storage or hard disk drive.

Eine weitere Variante der Bauweise des oberen Abschnitts der Welle d. h. des Stopperelements ist in der DE 10 2011 025 369 A1 offenbart. Bei diesem Spindelmotor ist der Abstand der Radiallager (radial bearing span) vergrößert, um eine höhere Steifigkeit des Lagers zu erreichen, während gleichzeitig der obere Dichtungsbereich so gestaltet ist, dass das Lager resistenter gegen axialen Schock ist. Das Stopperelement ist hierfür als Teil der Welle ausgebildet und weist einen senkrecht zur Drehachse verlaufenden, flachen ringförmigen Abschnitt auf und einen daran sich anschließenden zylindrischen Abschnitt, der in axialer Richtung verläuft und in einer entsprechenden ringförmigen Nut des Rotorbauteils angeordnet ist.Another variant of the construction of the upper portion of the shaft ie the stopper element is in the DE 10 2011 025 369 A1 disclosed. In this spindle motor, the distance of the radial bearings (radial bearing span) is increased to achieve a higher rigidity of the bearing, while at the same time the upper sealing area is designed so that the bearing is more resistant to axial shock. The stopper element is formed for this purpose as part of the shaft and has a perpendicular to the axis of rotation extending, flat annular portion and a subsequent thereto cylindrical portion which extends in the axial direction and in one corresponding annular groove of the rotor member is arranged.

Die Schrift US 2010/0296190 A1 zeigt ein beidseitig offenes Lager mit stehender Welle und zwei Axiallagern, die angeordnet sind auf zwei gegenüberliegenden Stirnseiten der Lagerbuchse.The font US 2010/0296190 A1 shows a bearing open on both sides with a standing shaft and two thrust bearings, which are arranged on two opposite end faces of the bearing bush.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein fluiddynamisches Lagersystem für einen Spindelmotor anzugeben, bei dem eine verbesserte Ausleitung von im Lager sich ansammelnden Luftblasen vorgesehen ist, und ein Austreten von Lagerfluid aus dem Dichtungsbereich vermieden wird, so dass die Zuverlässigkeit des Lagersystems insgesamt erhöht wird.The object of the invention is to provide a fluid dynamic bearing system for a spindle motor, in which an improved discharge of accumulating in the bearing air bubbles is provided, and leakage of bearing fluid is avoided from the sealing area, so that the reliability of the storage system is increased overall.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein fluiddynamisches Lagersystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a fluid dynamic bearing system with the features of claim 1.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung und weitere vorteilhafte Merkmale sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Preferred embodiments of the invention and further advantageous features are indicated in the dependent claims.

Das fluiddynamische Lagersystem umfasst eine erste feststehende Lagerkomponente, die eine in einer Lagerbohrung angeordnete Welle, ein die Welle aufnehmendes feststehendes Lagerbauteil und ein an der Welle angeordnetes ringförmiges Lagerbauteil umfasst. Eine zweite drehbare Lagerkomponente umfasst mindestens ein Rotorbauteil mit einer Lagerbuchse, wobei die beiden Lagerkomponenten durch eine mit einem Lagerfluid gefüllten Lagerspalt voneinander getrennt und mittels zwei axial voneinander beabstandeten fluiddynamischen Radiallagern und mindestens einem fluiddynamischen Axiallager relativ zueinander drehgelagert sind. Der Lagerspalt weist zwei offene Enden auf, die durch Dichtungsspalte abgedichtet sind. Die Lagerbuchse umfasst eine radial verlaufende ringförmige Fläche, die mit einer gegenüberliegenden Fläche des ringförmigen Lagerbauteils einen radial verlaufenden ringförmigen Spalt bildet, der den Lagerspalt mit einem ersten Dichtungsspalt verbindet.The fluid dynamic bearing system comprises a first fixed bearing component comprising a shaft disposed in a bearing bore, a fixed bearing member receiving the shaft, and an annular bearing member disposed on the shaft. A second rotatable bearing component comprises at least one rotor component with a bearing bush, wherein the two bearing components are separated by a bearing gap filled with a bearing fluid and rotatably supported relative to each other by means of two axially spaced fluid dynamic radial bearings and at least one fluid dynamic thrust bearing. The bearing gap has two open ends, which are sealed by sealing gaps. The bushing includes a radially extending annular surface which forms with a facing surface of the annular bearing member a radially extending annular gap connecting the bearing gap with a first sealing gap.

Erfindungsgemäß ist im Bereich eines radial außen liegenden Abschnitts des ringförmigen Spaltes entweder in der ringförmigen Fläche der Lagerbuchse oder in der gegenüberliegenden Fläche des ringförmigen Lagerbauteils eine umlaufende Rille vorgesehen. Die Rille ist vorzugsweise in der ringförmigen Fläche der Lagerbuchse angeordnet und kann prinzipiell einen beliebigen Querschnitt aufweisen.According to the invention, a circumferential groove is provided in the region of a radially outer portion of the annular gap either in the annular surface of the bearing bush or in the opposite surface of the annular bearing component. The groove is preferably arranged in the annular surface of the bearing bush and can in principle have any cross-section.

Aufgrund dieser Rille befindet sich im äußeren Bereich des radial verlaufenden Spaltes mehr Lagerfluid als im inneren Bereich, so dass im Schockfall das Lagerfluid in den inneren Bereich des radial verlaufenden Spaltes nach fließen kann und dort kein Unterdruck entsteht, der ein Ausgasen von Luftbläschen begünstigt. Je tiefer die umlaufende Rille ist, desto wirkungsvoller ist dieser Effekt.Because of this groove is located in the outer region of the radially extending gap more bearing fluid than in the inner region, so that in case of shock, the bearing fluid can flow into the inner region of the radially extending gap and there is no negative pressure, which promotes outgassing of air bubbles. The deeper the circumferential groove, the more effective this effect.

Auch bei starken Vibrationen, die auf das Lagersystem einwirken, wird durch diese erfindungsgemäße Rille ein Austreten von Lagerfluid aus dem Dichtungsbereich wirksam verhindert, da das Lagerfluid in dieser Rille gesammelt und zurückgehalten wird und somit im Lagersystem verbleibt. Auch hier ist steigt die Wirksamkeit des Effekts an je tiefer die Rille ist. Dieser Rückhalteffekt der Rille kann noch verstärkt werden, indem sichergestellt wird, dass die in dem ringförmigen Spalt endende Öffnung eines Rezirkulationskanals vorzugsweise zumindest teilweise direkt in die Rille mündet oder die Öffnung des Rezirkulationskanals über einen Verbindungskanal, der in der radial verlaufenden Fläche der Lagerbuchse bzw. innerhalb der Fläche des ringförmigen Lagebauteils eine Tiefe von 10 bis 400 Mikrometern aufweist, mit der umlaufenden Rille verbunden ist. Dadurch kann das in der Rille befindliche Lagerfluid bei Bedarf über den Rezirkulationskanal in andere Bereiche des Lagers zurück fließen.Even with strong vibrations acting on the bearing system, leakage of bearing fluid from the sealing area is effectively prevented by this inventive groove, since the bearing fluid is collected and retained in this groove and thus remains in the storage system. Again, the effectiveness of the effect increases the deeper the groove is. This retaining effect of the groove can be further enhanced by ensuring that the opening of a recirculation channel terminating in the annular gap preferably opens at least partially directly into the groove or the opening of the recirculation channel via a connecting channel which is located in the radial surface of the bearing bush or Within the surface of the annular bearing member has a depth of 10 to 400 microns, is connected to the circumferential groove. As a result, the bearing fluid in the groove can, if required, flow back into other areas of the bearing via the recirculation channel.

Vorzugsweise weist die umlaufende Rille in der im Wesentlichen radial verlaufenden Fläche der Lagerbuchse bzw. der Fläche des ringförmigen Lagerbauteils (Stopperbauteils) in axialer Richtung eine Tiefe von 10 bis 400 Mikrometern und in radialer Richtung eine Breite von mindestens 100 Mikrometern auf. Die im Wesentlichen radial verlaufende Fläche der Lagerbuchse beinhaltet eine radial verlaufende Anschlagsfläche, die sich dadurch auszeichnet, dass sich lediglich zwischen dieser Anschlagsfläche und dem ringförmigen Lagerbauteil ein schmaler radial verlaufender Spalt ausbildet. Je geringer die Ausdehnung der Anschlagsfläche in radialer Richtung ist, desto weniger Reibung entsteht während der Rotation des Lagers, was einen geringeren Stromverbrauch zur Folge hat. Daher ist die Ausdehnung dieser Anschlagfläche in radialer Richtung vorzugsweise kleiner als zwei Drittel der Ausdehnung in radialer Richtung der weitgehend radial verlaufenden Fläche der Lagerbuchse.Preferably, the circumferential groove in the substantially radially extending surface of the bearing bush or the surface of the annular bearing member (stopper member) in the axial direction has a depth of 10 to 400 micrometers and in the radial direction has a width of at least 100 micrometers. The substantially radially extending surface of the bearing bush includes a radially extending abutment surface, which is characterized in that only forms a narrow radial gap between this abutment surface and the annular bearing member. The smaller the extent of the stop surface in the radial direction, the less friction occurs during rotation of the bearing, resulting in lower power consumption. Therefore, the extent of this stop surface in the radial direction is preferably less than two-thirds of the extent in the radial direction of the largely radial surface of the bearing bush.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Tiefe der umlaufenden Rille mindestens sechsmal so groß wie die axiale Höhe des radial verlaufenden Spalts zwischen Anschlagsfläche und ringförmigem Lagerbauteil. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Tiefe der umlaufenden Rille mindestens zehnmal so groß wie die axiale Höhe des radial verlaufenden Spalts zwischen Anschlagsfläche und ringförmigem Lagerbauteil.In a preferred embodiment, the depth of the circumferential groove is at least six times as large as the axial height of the radially extending gap between the abutment surface and the annular bearing component. In a further preferred embodiment, the depth of the circumferential groove is at least ten times as large as the axial height of the radially extending gap between the stop surface and the annular bearing component.

Die drehbare und die feststehende Lagerkomponente haben in axialer Richtung einen Spielraum (axial play) von 35 μm zueinander, das heißt sie können sich um 35 μm in axialer Richtung relativ zueinander bewegen. Bei Betrieb des Lagers stellt sich die drehbare Lagerkomponente auf eine bestimmte axiale Höhe ein, so dass der radial verlaufende Spalt zwischen Anschlagsfläche und ringförmigem Lagerbauteil bei Betrieb des Lagers eine axiale Höhe zwischen 15 μm und 25 μm aufweist.The rotatable and the fixed bearing component have in the axial direction a margin (axial play) of 35 microns to each other, that is, they can move 35 μm in the axial direction relative to each other. During operation of the bearing, the rotatable bearing component adjusts to a certain axial height, so that the radially extending gap between stop surface and annular bearing component during operation of the bearing has an axial height between 15 microns and 25 microns.

Der Rezirkulationskanal ist bevorzugt um einen Winkel zwischen 3 Grad und 20 Grad relativ zur Rotationsachse des Lagers geneigt. Hierbei weist eine erste obere Öffnung einen geringeren Abstand zur Rotationsachse auf, als eine zweite untere Öffnung, die im Bereich eines radial verlaufenden Spalts zwischen dem Axiallager und einem zweiten Dichtungsspalt mündet. Die obere Öffnung des Rezirkulationskanals mündet dabei bevorzugt zumindest teilweise innerhalb der Anschlagsfläche. Der Rezirkulationskanal kann beispielsweise einen Durchmesser zwischen 0,4 mm und 0,7 mm aufweisen. Bevorzugt weist er einen Durchmesser von 0,4 mm oder 0,5 mm aufThe recirculation passage is preferably inclined at an angle between 3 degrees and 20 degrees relative to the rotation axis of the bearing. Here, a first upper opening at a smaller distance from the axis of rotation, as a second lower opening, which opens in the region of a radially extending gap between the thrust bearing and a second sealing gap. The upper opening of the recirculation channel opens preferably at least partially within the stop surface. The recirculation channel may for example have a diameter between 0.4 mm and 0.7 mm. It preferably has a diameter of 0.4 mm or 0.5 mm

Vorzugsweise beträgt der Durchmesser des Rezirkulationskanals mindestens 40% der radialen Ausdehnung der radial verlaufenden Fläche des Lagerbauteils.Preferably, the diameter of the recirculation channel is at least 40% of the radial extent of the radially extending surface of the bearing component.

Die Ansammlung von Luftblasen im Lager bzw. deren Ausleitung in die Umgebung kann durch weitere erfindungsgemäße Maßnahmen verbessert werden. Der erste Dichtungsspalt ist vorzugsweise durch aneinander angrenzende Flächen des ringförmigen Lagerbauteils und der Lagerbuchse gebildet, wobei auf der den ersten Dichtungsspalt begrenzenden Fläche des ringförmigen Lagerbauteils oder der Lagerbuchse mindestens eine Entlastungsrille vorgesehen ist, die vorzugsweise parallel oder in einem Winkel von größer Null Grad in Bezug auf die Rotationsachse verläuft.The accumulation of air bubbles in the camp or their discharge into the environment can be improved by further measures according to the invention. The first sealing gap is preferably formed by adjacent surfaces of the annular bearing member and the bearing bush, wherein on the first sealing gap defining surface of the annular bearing member or the bearing bush is provided at least one relief groove, preferably in parallel or at an angle greater than zero degrees with respect runs on the axis of rotation.

Diese Entlastungsrille wirkt im Wesentlichen als Kurzschluss entlang des Dichtungsspaltes, durch welchen sich im Bereich des radial verlaufenden Spaltes angesammelte Luftbläschen entlang des Dichtungsspalts in die Umgebung entweichen können. Im Lagersystem herrscht in der Regel ein größerer Druck als in der Umgebung (Atmosphärendruck). Die Luftblasen bewegen sich bekanntermaßen in Richtung des geringeren Drucks und werden somit entlang der Entlastungsrille aus dem Lagersystem ausgeleitet.This relief groove essentially acts as a short circuit along the sealing gap, through which air bubbles accumulated in the region of the radially extending gap can escape into the environment along the sealing gap. In the storage system there is usually a greater pressure than in the environment (atmospheric pressure). The air bubbles are known to move in the direction of lower pressure and are thus discharged out of the storage system along the relief groove.

Die Entlastungsrille im Bereich des Dichtungsspalts hat eine ausreichende Tiefe, Breite bzw. Länge, damit die Luftbläschen ohne Schwierigkeiten durch die Entlastungsrille hindurch ins Freie entweichen können.The relief groove in the area of the sealing gap has a sufficient depth, width or length, so that the air bubbles can easily escape through the relief groove into the open.

In bekannter Weise ist entlang des ersten Dichtungsspaltes zusätzlich eine dynamische Pumpdichtung mit Pumprillenstrukturen angeordnet, die eine Pumpwirkung auf das im Lagerspalt befindliche Lagerfluid in Richtung des Lagerinneren, also in Richtung des radial verlaufenden Spaltes, erzeugen.In a known manner, a dynamic pumping seal is additionally arranged along the first sealing gap with Pumprillenstrukturen which produce a pumping action on the bearing fluid in the bearing gap in the direction of the bearing interior, ie in the direction of the radially extending gap.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Entlastungsrille zur Ableitung der Luftbläschen entlang des Dichtungsspalts als Teil der Pumprillenstrukturen der Pumpdichtung ausgebildet sein. Hierbei weist die Entlastungsrille vorzugsweise eine größere Länge als die restlichen Pumprillenstrukturen auf und kann zusätzlich eine größere Tiefe und/oder eine größere Breite aufweisen, so dass die beiden an den ersten Dichtungsspalt angrenzende Volumina über die Entlastungsrille verbunden sind und dadurch eine gute Ausleitung der angesammelten Luft aus dem Lager – entgegen der Pumprichtung der auf das Lagerfluid wirkenden Pumpdichtung – gegeben ist. Die Tiefe der Entlastungsrille im Bereich der dynamischen Pumpdichtung beträgt vorzugsweise mindestens 12 Mikrometer und liegt üblicherweise zwischen 0,05 mm und 0,2 mm. Die Breite kann zwischen 0,1 mm und 0,5 mm betragen und liegt üblicherweise zwischen 0,1 mm und 0,2 mm. Die Pumprillenstrukturen der dynamischen Pumpdichtung weisen üblicherweise eine Tiefe von 12 Mikrometern und eine Breite zwischen 0,1 mm und 0,2 mm auf.In an advantageous embodiment, the relief groove for discharging the air bubbles along the sealing gap may be formed as part of the pump groove structures of the pumping seal. In this case, the relief groove preferably has a greater length than the remaining pump groove structures and may additionally have a greater depth and / or a greater width, so that the two volumes adjacent to the first sealing gap are connected via the relief groove and thereby a good discharge of the accumulated air from the bearing - contrary to the pumping direction of the bearing fluid acting on the pump seal - is given. The depth of the relief groove in the region of the dynamic pump seal is preferably at least 12 micrometers and is usually between 0.05 mm and 0.2 mm. The width can be between 0.1 mm and 0.5 mm and is usually between 0.1 mm and 0.2 mm. The pumping groove structures of the dynamic pumping seal typically have a depth of 12 microns and a width of between 0.1 mm and 0.2 mm.

In einer bevorzugten Ausgestaltung können auf der Anschlagsfläche zwischen dem ringförmigen Lagerbauteil und der Lagerbuchse mehrere radial verlaufende oder schräg zum Radius verlaufende Rillen vorgesehen sein. Durch diese radial verlaufenden oder schräg zum Radius verlaufenden Rillen wird eine Verbesserung der Verteilung des Lagerfluids im ringförmigen Spalt erreicht. Diese Rillen begünstigen insbesondere auch im Falle eines Schockes den Fluss des Lagerfluids durch den radial verlaufenden Spalt. Die Rillen können entweder radial verlaufend ausgebildet sein, so dass sie bei einer Rotation des Lagersystems keine spezielle Pumpwirkung auf das Lagerfluid im radial verlaufenden ringförmigen Spalt ausüben. Die Rillen können aber auch schräg zum Radius angeordnet sein und bei einer Rotation des Lagersystems als Pumprillenstrukturen wirken, die das im radial verlaufenden Spalt befindliche Lagerfluid vorzugsweise nach innen in Richtung des Lagerspaltes pumpen. Vorzugsweise können diese Rillen eine größere Tiefe und/oder eine größere Länge und/oder eine größere Breite aufweisen als die Pumprillenstrukturen.In a preferred embodiment may be provided on the abutment surface between the annular bearing member and the bearing bush a plurality of radially extending or obliquely to the radius grooves. By these radially extending or obliquely to the radius grooves, an improvement of the distribution of the bearing fluid is achieved in the annular gap. These grooves also favor the flow of the bearing fluid through the radially extending gap, especially in the event of a shock. The grooves may be formed either radially extending, so that they exert no special pumping action on the bearing fluid in the radially extending annular gap during rotation of the bearing system. However, the grooves can also be arranged obliquely to the radius and, during a rotation of the bearing system, act as pump groove structures, which preferably pump the bearing fluid located in the radially extending gap inwards in the direction of the bearing gap. Preferably, these grooves may have a greater depth and / or a greater length and / or a greater width than the pump groove structures.

Sofern die Rillen schräg zur radialen Richtung ausgebildet sind und dadurch bei Rotation des Lagersystems eine Pumpwirkung auf das Lagerfluid erzeugen, können sie auch als zweites Axiallager wirken, welches eine Gegenkraft zum ersten, unten liegenden Axiallager erzeugt. Da größere Luftbläschen immer in Richtung des geringeren Drucks wandern, bewegen sich die Luftbläschen entgegen der Pumprichtung der schräg zur radialen Richtung ausgebildeten Rillen und können durch die Rillen hindurch in den Bereich der umlaufenden Rille wandern und dann entlang des ersten Dichtungsspalts durch die Entlastungsrille, die beispielsweise als Teil der dynamischen Pumpdichtung ausgebildet ist, nach außen entweichen.If the grooves are formed obliquely to the radial direction and thereby generate a pumping action on the bearing fluid during rotation of the bearing system, they can also act as a second thrust bearing, which generates a counterforce to the first, bottom thrust bearing. Because larger air bubbles always move in the direction of lower pressure, the air bubbles move against the pumping direction of the obliquely to the radial direction formed grooves and can travel through the grooves in the region of the circumferential groove and then along the first sealing gap through the relief groove, for example, as part of the dynamic pumping seal is designed to escape to the outside.

Die Rillen auf der im Wesentlichen radial verlaufenden Fläche entlang des radial verlaufenden Spalts weisen vorzugsweise eine Tiefe von 10 Mikrometern bis 20 Mikrometern und eine Breite von 0,1 mm bis 0,5 mm auf.The grooves on the substantially radially extending surface along the radially extending gap preferably have a depth of 10 microns to 20 microns and a width of 0.1 mm to 0.5 mm.

Das fluiddynamische Lagersystem ist zur Drehlagerung eines Spindelmotors geeignet. Ein solcher Spindelmotor kann vorzugsweise in einem Festplattenlaufwerk eingesetzt werden und mindestens eine Speicherplatte drehend antreiben, wobei das Festplattenlaufwerk eine Schreib-Leseeinrichtung zum Schreiben und Lesen von Daten auf und von der Speicherplatte aufweist.The fluid dynamic bearing system is suitable for the rotary mounting of a spindle motor. Such a spindle motor may preferably be used in a hard disk drive and rotationally drive at least one disk, the hard disk drive having a write-read device for writing and reading data to and from the disk.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung werden nun anhand der nachfolgenden Zeichnungsfiguren näher erläutert. Hierbei ergeben sich aus den Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung.Preferred embodiments of the invention will now be explained in more detail with reference to the following drawing figures. This will become apparent from the drawings and the following description of further features and advantages of the invention.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 zeigt einen Schnitt durch eine bevorzugte Ausgestaltung eines Spindelmotors mit einem erfindungsgemäßen fluiddynamischen Lagersystem. 1 shows a section through a preferred embodiment of a spindle motor with a fluid dynamic bearing system according to the invention.

1a zeigt einen Schnitt durch den Spindelmotor von 1 mit einer abgewandelten Ausgestaltung des Details X von 1. 1a shows a section through the spindle motor of 1 with a modified embodiment of the detail X of 1 ,

2 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Rotorbauteils im Bereich des oberen Dichtungsspaltes gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung. 2 shows an enlarged view of the rotor component in the region of the upper sealing gap according to a first embodiment of the invention.

3 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Rotorbauteils im Bereich des oberen Dichtungsspaltes gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung. 3 shows an enlarged view of the rotor component in the region of the upper sealing gap according to a second embodiment of the invention.

4 zeigt einen Schnitt durch eine weitere Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Lagersystems. 4 shows a section through a further embodiment of a storage system according to the invention.

5 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des Details Y von 4. 5 shows an enlarged detail of the detail Y of 4 ,

6 zeigt eine abgewandelte Ausgestaltung des Details Y von 4. 6 shows a modified embodiment of the detail Y of 4 ,

7 zeigt eine abgewandelte Ausgestaltung des Details Y von 4. 7 shows a modified embodiment of the detail Y of 4 ,

8 zeigt eine abgewandelte Ausgestaltung des Details Y von 4. 8th shows a modified embodiment of the detail Y of 4 ,

9 zeigt eine abgewandelte Ausgestaltung des Details Y von 4. 9 shows a modified embodiment of the detail Y of 4 ,

10 zeigt eine perspektivische Aufsicht auf das Rotorbauteil. 10 shows a perspective view of the rotor component.

11 zeigt eine perspektivische Aufsicht auf das Rotorbauteil gemäß 2. 11 shows a perspective view of the rotor component according to 2 ,

12 zeigt einen Schnitt durch eine weitere Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Lagersystems. 12 shows a section through a further embodiment of a storage system according to the invention.

13 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des Details Z von 11. 13 shows an enlarged detail of the detail Z of 11 ,

14 zeigt eine abgewandelte Ausführung eines erfindungsgemäßen Lagersystems. 14 shows a modified embodiment of a storage system according to the invention.

15 zeigt eine abgewandelte Ausgestaltung des Details Y von 4. 15 shows a modified embodiment of the detail Y of 4 ,

Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der ErfindungDescription of preferred embodiments of the invention

Die 1 zeigt einen Spindelmotor mit einem fluiddynamischen Lager gemäß der Erfindung. Ein solcher Spindelmotor kann zum Antrieb von Speicherplatten eines Festplattenlaufwerks verwendet werden.The 1 shows a spindle motor with a fluid dynamic bearing according to the invention. Such a spindle motor can be used to drive disks of a hard disk drive.

Der Spindelmotor umfasst eine Basisplatte 10, die eine im Wesentlichen zentrale zylindrische Öffnung aufweist, in welcher ein feststehendes Lagerbauteil 16 aufgenommen ist. Das feststehende Lagerbauteil 16 ist im Querschnitt etwa becherförmig ausgebildet und umfasst eine zentrale Öffnung, in welcher eine Welle 12 befestigt ist. An dem freien Ende der feststehenden Welle 12 ist ein ringförmiges Lagerbauteil 18 angeordnet, das vorzugsweise einteilig mit der Welle 12 ausgebildet ist. Die genannten Bauteile 10, 12, 16 und 18 bilden das feststehende Lagerbauteil des Spindelmotors. Die Welle 12 weist an ihrem oberen Ende eine Gewindebohrung (nicht dargestellt) zur Befestigung an einem Gehäusedeckel des Spindelmotors bzw. des Festplattenlaufwerks auf.The spindle motor comprises a base plate 10 having a substantially central cylindrical opening in which a fixed bearing member 16 is included. The fixed bearing component 16 is approximately cup-shaped in cross-section and comprises a central opening, in which a shaft 12 is attached. At the free end of the fixed shaft 12 is an annular bearing component 18 arranged, preferably in one piece with the shaft 12 is trained. The named components 10 . 12 . 16 and 18 form the fixed bearing component of the spindle motor. The wave 12 has at its upper end a threaded bore (not shown) for attachment to a housing cover of the spindle motor or the hard disk drive.

Das fluiddynamische Lagersystem umfasst ein Rotorbauteil 14 mit einer angeformten Lagerbuchse 14a, die in einem durch die Welle 12 und die beiden Lagerbauteile 16, 18 gebildeten Zwischenraum relativ zu diesen Bauteilen drehbar angeordnet ist. Das obere ringförmige Lagerbauteil 18 ist in einer ringförmigen Aussparung der Lagerbuchse 14a angeordnet. Aneinander angrenzende Flächen der Welle 12, der Lagerbuchse 14a und der beiden Lagerbauteile 16, 18 sind durch einen beidseitig offenen Lagerspalt 20 voneinander getrennt, der mit einem Lagerfluid, beispielsweise einem Lageröl, gefüllt ist.The fluid-dynamic bearing system comprises a rotor component 14 with a molded bushing 14a in one by the shaft 12 and the two bearing components 16 . 18 formed intermediate space is rotatably arranged relative to these components. The upper annular bearing component 18 is in one annular recess of the bearing bush 14a arranged. Adjacent surfaces of the shaft 12 , the bearing bush 14a and the two bearing components 16 . 18 are by a bearing gap open on both sides 20 separated from each other, which is filled with a bearing fluid, such as a bearing oil.

Das elektromagnetische Antriebssystem des Spindelmotors wird in bekannter Weise gebildet durch eine an der Basisplatte 10 angeordnete Statoranordnung 42 und einem die Statoranordnung in einem Abstand konzentrisch umgebenden, ringförmigen Permanentmagneten 44, der an einer inneren Umfangsfläche des Rotorbauteils 14 angeordnet ist.The electromagnetic drive system of the spindle motor is formed in a known manner by a on the base plate 10 arranged stator arrangement 42 and an annular permanent magnet concentrically surrounding the stator assembly at a distance 44 at an inner circumferential surface of the rotor component 14 is arranged.

Die am Rotorbauteil 14 angeordnete Lagerbuchse 14a hat eine zylindrische Bohrung, an deren Innenumfang zwei zylindrische Radiallagerflächen ausgebildet sind, welche durch einen dazwischen liegenden Separatorspalt 24 getrennt sind. Die Lagerflächen umschließen die stehende Welle 12 in einem Abstand von wenigen Mikrometern unter Bildung eines axial verlaufenden Abschnitts des Lagerspalts 20 und bilden mit jeweils gegenüberliegenden Lagerflächen der Welle 12 zwei fluiddynamische Radiallager 22a, 22b, die mit sinus- oder parabelförmigen Lagerrillenstrukturen versehen sind.The on the rotor component 14 arranged bearing bush 14a has a cylindrical bore, on whose inner circumference two cylindrical radial bearing surfaces are formed, which by an intermediate separator gap 24 are separated. The bearing surfaces enclose the standing shaft 12 at a distance of a few microns to form an axially extending portion of the bearing gap 20 and form with each opposite bearing surfaces of the shaft 12 two fluid dynamic radial bearings 22a . 22b , which are provided with sinusoidal or parabolic Lagerrillenstrukturen.

An das untere Radiallager 22b schließt sich ein radial verlaufender Abschnitt des Lagerspalts 20 an, der durch radial verlaufende Lagerflächen der Lagerbuchse 14a und entsprechend gegenüber liegende Lagerflächen des feststehenden Lagerbauteiles 16 gebildet wird. Diese Lagerflächen sind als zur Rotationsachse 38 senkrechte Kreisringe ausgebildet und bilden ein fluiddynamisches Axiallager 26. Das fluiddynamische Axiallager 26 ist in bekannter Weise durch beispielsweise spiralförmige Lagerrillenstrukturen gekennzeichnet, die entweder auf der Stirnseite der Lagerbuchse 14a, dem feststehenden Lagerbauteil 16 oder beiden Teilen angebracht werden können. In vorteilhafter Weise sind alle für die Radiallager 22a, 22b und das Axiallager 26 notwendigen Lagerrillenstrukturen an Lagerflächen der Lagerbuchse 14a angeordnet, was die Herstellung des Lagers insbesondere der Welle 12 und des feststehenden Lagerbauteils 16 vereinfacht.To the lower radial bearing 22b closes a radially extending portion of the bearing gap 20 on, by radially extending bearing surfaces of the bearing bush 14a and corresponding opposite bearing surfaces of the fixed bearing component 16 is formed. These bearing surfaces are considered to the axis of rotation 38 formed perpendicular circular rings and form a fluid dynamic thrust bearing 26 , The fluid dynamic thrust bearing 26 is characterized in a known manner by, for example, spiral bearing groove structures, either on the front side of the bearing bush 14a , the fixed bearing component 16 or both parts can be attached. Advantageously, all are for the radial bearings 22a . 22b and the thrust bearing 26 necessary Lagerrillenstrukturen on bearing surfaces of the bearing bush 14a arranged what the production of the bearing, in particular the shaft 12 and the fixed bearing component 16 simplified.

Bevorzugt verlaufen die Lagerrillen des Axiallagers 26 ohne Unterbrechung innerhalb der Lagerbuchse 14a in radialer Richtung vom Bohrungsdurchmesser zur Aufnahme der Welle 12 bis zum Außenumfang der Lagerbuchse 14a. In einem radial innen liegenden Bereich des Axiallagers 26 beträgt der radiale Abschnitt des Lagerspalts 20 etwa 10 Mikrometer, während sich in einem radial außen liegenden Bereich der Lagerspalt 20 in einen etwa 20 Mikrometer bis 100 Mikrometer breiten Spalt 27 aufweitet, in den eine untere zweite Öffnung eines Rezirkulationskanals 28 mündet.Preferably, the bearing grooves of the thrust bearing 26 without interruption within the bearing bush 14a in the radial direction of the bore diameter for receiving the shaft 12 to the outer circumference of the bearing bush 14a , In a radially inner region of the thrust bearing 26 is the radial portion of the bearing gap 20 about 10 microns, while in a radially outer region of the bearing gap 20 in a gap about 20 microns to 100 microns wide 27 expands into which a lower second opening of a recirculation channel 28 empties.

An den radial verlaufenden Spalt 27 schließt sich ein sich konisch öffnender, nahezu axial verlaufender, anteilig mit Lagerfluid gefüllter Dichtungsspalt 34 an, der durch einander gegenüberliegende Flächen der Lagerbuchse 14a und des feststehenden Lagerbauteils 16 gebildet wird und das offene Ende des Lagerspalts abdichtet. Neben der Funktion als kapillare Dichtung dient der Dichtungsspalt 34 als Fluidreservoir und stellt die für die Lebensdauer des Lagersystems benötigte Fluidmenge bereit. Ferner können Fülltoleranzen und eine eventuelle thermische Ausdehnung des Lagerfluids ausgeglichen werden. Die beiden den konischen Abschnitt des Dichtungsspalts 34 bildenden Flächen an der Lagerbuchse 14a und dem feststehenden Lagerbauteil 16 können jeweils relativ zur Rotationsachse 38 nach innen geneigt sein. Dadurch wird das Lagerfluid bei einer Drehung des Lagers aufgrund der Fliehkraft nach innen in Richtung des Lagerspalts 20 gedrückt.To the radial gap 27 closes a conically opening, almost axially extending, proportionally filled with bearing fluid sealing gap 34 on, by opposing surfaces of the bearing bush 14a and the fixed bearing component 16 is formed and the open end of the bearing gap seals. In addition to the function as a capillary seal, the sealing gap is used 34 as a fluid reservoir and provides the required for the life of the storage system fluid amount. Furthermore, filling tolerances and a possible thermal expansion of the bearing fluid can be compensated. The two of the conical section of the sealing gap 34 forming surfaces on the bearing bush 14a and the fixed bearing component 16 can each relative to the axis of rotation 38 to be inclined inwards. As a result, the bearing fluid in a rotation of the bearing due to the centrifugal force inward in the direction of the bearing gap 20 pressed.

An der anderen Seite des Lagersystems ist die Lagerbuchse 14a im Anschluss an das obere Radiallager 22a so gestaltet, dass sie eine im Wesentlichen radial verlaufende Fläche 48 (2) ausbildet, die mit einer entsprechend gegenüberliegenden Fläche des zweiten ringförmigen Lagerbauteils 18 einen radial verlaufenden Spalt 47 bildet. An den radial verlaufenden Spalt 47 schließt sich ein axial verlaufender Dichtungsspalt 32 an, der das Fluidlagersystem an diesem Ende abschließt. Der Dichtungsspalt 32 wird durch einander gegenüberliegende Oberflächen der Lagerbuchse 14a und des ringförmigen Lagerbauteils 18 begrenzt und weitet sich in Richtung seines äußeren Endes mit vorzugsweise konischem Querschnitt auf. Entlang des Dichtungsspalts 32 ist vorzugsweise eine dynamische Pumpdichtung 36 angeordnet, die Rillenstrukturen 36a umfasst, welche bei Drehung des Lagers eine Pumpwirkung auf das im Dichtungsspalt 32 befindliche Lagerfluid in Richtung des Lagerspalts 20 ausüben. Der Dichtungsspalt 32 ist vorzugsweise von einer ringförmigen Abdeckkappe 30 abgedeckt, die beispielsweise an einer Stufe der Lagerbuchse 14a gehalten und dort beispielsweise angeklebt ist. Der innere Rand der Abdeckkappe 30 kann zusammen mit dem Außenumfang der Welle 12 eine Spaltdichtung ausbilden. Dies erhöht die Sicherheit gegen ein Austreten von Lagerfluid aus dem Dichtungsspalt 32.On the other side of the storage system is the bearing bush 14a following the upper radial bearing 22a designed so that it has a substantially radially extending surface 48 ( 2 ) formed with a corresponding opposite surface of the second annular bearing member 18 a radially extending gap 47 forms. To the radial gap 47 closes an axially extending sealing gap 32 which terminates the fluid bearing system at this end. The sealing gap 32 is made by opposing surfaces of the bearing bush 14a and the annular bearing component 18 limited and widens in the direction of its outer end with preferably conical cross-section. Along the sealing gap 32 is preferably a dynamic pumping seal 36 arranged the groove structures 36a comprises, which upon rotation of the bearing a pumping action on the sealing gap in the gap 32 bearing fluid in the direction of the bearing gap 20 exercise. The sealing gap 32 is preferably of an annular cap 30 covered, for example, at one stage of the bearing bush 14a held and there glued, for example. The inner edge of the cap 30 can be together with the outer circumference of the shaft 12 form a gap seal. This increases the safety against leakage of bearing fluid from the seal gap 32 ,

In der Lagerbuchse 14a ist ein Rezirkulationskanal 28 angeordnet, der ausgehend von der Fläche 48 der Lagerbuchse 14a im Bereich des Spaltes axial nach unten und schräg radial nach außen längs durch die Lagerbuchse 14a verläuft und im radial äußeren Bereich des Axiallagers 26 in den Spalt 27 mündet. Der Rezirkulationskanal 28 ist um einen Winkel zwischen 3 Grad und 20 Grad relativ zur Rotationsachse 38 geneigt, wobei die erste obere Öffnung des Rezirkulationskanals 28 im Bereich des radial verlaufenden Spalts 47 einen geringeren Abstand zur Rotationsachse 38 aufweist, als die zweite untere Öffnung des Rezirkulationskanals 28, welche im Bereich des radial verlaufenden Spalts 27 mündet. Der Durchmesser des Rezirkulationskanals 28 beträgt üblicherweise zwischen 0,4 mm und 0,7 mm, bevorzugt 0,4 mm oder 0,5 mm. Der Durchmesser des Rezirkulationskanals 28 beträgt vorzugsweise mindestens 40% der radialen Ausdehnung der Fläche 48. Da der Spindelmotor nur ein einziges fluiddynamisches Axiallager 26 aufweist, das auf das Rotorbauteil 14 eine Kraft in Richtung des zweiten ringförmigen Lagerbauteils 18 erzeugt, muss eine entsprechende Gegenkraft oder Vorspannkraft am beweglichen Lagerteil vorgesehen werden, die das Lagersystem axial im Gleichgewicht hält. Hierfür weist die Basisplatte 10 einen ferromagnetischen Ring 40 auf, der dem Rotormagneten 44 axial gegenüberliegt und von diesem magnetisch angezogen wird. Diese magnetische Anziehungskraft wirkt entgegen der Kraft des Axiallagers 26 und hält das Lager axial stabil. Alternativ oder zusätzlich zu dieser Lösung können die Statoranordnung 42 und der Rotormagnet 44 axial zueinander versetzt angeordnet werden, und zwar so, dass die magnetische Mitte des Rotormagneten 44 axial weiter entfernt von der Basisplatte 10 angeordnet wird als die Mitte der Statoranordnung 42. Auch dadurch wird durch das Magnetsystem des Motors eine axiale Kraft aufgebaut, die entgegengesetzt zum Axiallager 26 wirkt.In the bearing bush 14a is a recirculation channel 28 arranged, starting from the surface 48 the bearing bush 14a in the region of the gap axially downwards and obliquely radially outwards along the bearing bush 14a runs and in the radially outer region of the thrust bearing 26 in the gap 27 empties. The recirculation channel 28 is at an angle between 3 degrees and 20 degrees relative to the axis of rotation 38 inclined, wherein the first upper opening of the recirculation channel 28 in the region of the radially extending gap 47 a smaller distance to the axis of rotation 38 as the second lower opening of the recirculation passage 28 , which in the region of the radially extending gap 27 empties. The diameter of the recirculation channel 28 is usually between 0.4 mm and 0.7 mm, preferably 0.4 mm or 0.5 mm. The diameter of the recirculation channel 28 is preferably at least 40% of the radial extent of the surface 48 , Since the spindle motor only a single fluid dynamic thrust bearing 26 that points to the rotor component 14 a force in the direction of the second annular bearing component 18 generated, a corresponding counterforce or biasing force must be provided on the movable bearing part, which holds the bearing system axially in balance. For this purpose, the base plate 10 a ferromagnetic ring 40 on, the rotor magnet 44 axially opposite and is magnetically attracted by this. This magnetic attraction acts against the force of the thrust bearing 26 and keeps the bearing axially stable. Alternatively or in addition to this solution, the stator assembly 42 and the rotor magnet 44 axially offset from each other, in such a way that the magnetic center of the rotor magnet 44 axially further away from the base plate 10 is arranged as the center of the stator assembly 42 , Also, an axial force is built up by the magnet system of the motor, which is opposite to the thrust bearing 26 acts.

Erfindungsgemäß befindet sich im radial äußeren Bereich der Fläche 48 der Lagerbuchse 14a eine relativ tiefe, vorzugsweise umlaufende Rille 46, die mit Lagerfluid gefüllt ist, wie auch der Spalt 47 und der Dichtungsspalt 32. In diese Rille 46 mündet auch zumindest teilweise der Rezirkulationskanal 28 oder ist mit dieser über einen Verbindungskanal 49 verbunden.According to the invention is located in the radially outer region of the surface 48 the bearing bush 14a a relatively deep, preferably circumferential groove 46 , which is filled with bearing fluid, as well as the gap 47 and the sealing gap 32 , In this groove 46 also opens at least partially the recirculation channel 28 or is with this via a connection channel 49 connected.

Die umlaufende Rille 46 dient als Ausgleichsvolumen für das Lagerfluid im Falle eines Schockes, so dass das innerhalb der Fläche 48 zwischen der Lagerbuchse 14a und dem ringförmigen Lagerbauteil 18 befindliche Lagerfluid über die Rille 46 sowie den Spalt 47 in den Rezirkulationskanal 28 abfließen kann, anstatt in den Bereich des Dichtungsspalts 32 verdrängt zu werden.The circumferential groove 46 serves as a compensating volume for the bearing fluid in the event of a shock, leaving it within the area 48 between the bearing bush 14a and the annular bearing component 18 bearing fluid over the groove 46 as well as the gap 47 in the recirculation channel 28 can drain away, rather than in the area of the sealing gap 32 to be displaced.

In axialer Richtung beträgt die Tiefe der Rille 46 bevorzugt zwischen 10 Mikrometern bis zu 400 Mikrometer, während in radialer Richtung die Breite der Rille 46 bevorzugt mindestens 100 Mikrometer beträgt. Besonders bevorzugt beträgt die Tiefe der umlaufenden Rille 46 in axialer Richtung 200 μm.In the axial direction, the depth of the groove 46 preferably between 10 microns to 400 microns, while in the radial direction the width of the groove 46 preferably at least 100 microns. Particularly preferred is the depth of the circumferential groove 46 in the axial direction 200 microns.

In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann die umlaufende Rille nicht in der Fläche 48 der Lagerbuchse 14a sondern in der gegenüberliegenden Fläche des ringförmigen Lagerbauteils 18 (1a) angeordnet sein, vorzugsweise am Außenumfang des ringförmigen Lagerbauteils etwa in Form einer Fase oder eines vergleichsweise großen Radius.In an alternative embodiment of the invention, the circumferential groove is not in the area 48 the bearing bush 14a but in the opposite surface of the annular bearing member 18 ( 1a ), preferably on the outer circumference of the annular bearing component, for example in the form of a chamfer or a comparatively large radius.

Zwischen einer Fase oder einem Radius im Übergangsbereich der Bohrung innerhalb der Lagerbuchse 14a zur Aufnahme der Welle 12 sowie der umlaufenden Rille 46 befindet sich eine radial verlaufende Anschlagsfläche 48a. Der obere Bereich des Rezirkulationskanals 28 mündet zumindest partiell im Bereich dieser Anschlagsfläche 48a. Die Ausdehnung der Anschlagsfläche 48a in radialer Richtung beträgt bevorzugt weniger als zwei Drittel der gesamten radialen Ausdehnung der Fläche 48.Between a chamfer or a radius in the transition area of the hole inside the bearing bush 14a for receiving the shaft 12 as well as the circumferential groove 46 There is a radially extending abutment surface 48a , The upper part of the recirculation channel 28 opens at least partially in the area of this stop surface 48a , The extent of the stop surface 48a in the radial direction is preferably less than two-thirds of the total radial extent of the surface 48 ,

Entlang des ersten Dichtungsspaltes 32 ist vorzugsweise eine dynamische Pumpdichtung 36 angeordnet, die entsprechende Pumprillenstrukturen 36a aufweist, die bei einer Drehung des Lagersystems eine Pumpwirkung auf das im Dichtungsspalt 32 befindliche Lagerfluid in Richtung des radial verlaufenden Spaltes 47 in das Innere des Lagers ausüben.Along the first sealing gap 32 is preferably a dynamic pumping seal 36 arranged the corresponding pump groove structures 36a has, with a rotation of the bearing system, a pumping action on the sealing gap in the 32 located bearing fluid in the direction of the radially extending gap 47 into the interior of the camp.

Aufgrund der relativ geringen Breite des ersten Dichtungsspaltes 32 ist es für Luftbläschen, die sich im Bereich des radial verlaufenden Spaltes 47 angesammelt haben, schwierig, über den Dichtungsspalt 32 nach außen zu entweichen. Daher ist es in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass sich entlang des ersten Dichtungsspaltes 32 mindestens eine spezielle Rille 37 erstreckt, die entweder auf der Oberfläche der Lagerbuchse 14a oder auf der Oberfläche des ringförmigen Lagerbauteils 18 angeordnet ist. Diese Rille 37 kann, wie es im Beispiel in 1 dargestellt ist, als Teil der Pumprillenstrukturen 36a ausgebildet sein.Due to the relatively small width of the first sealing gap 32 it is for air bubbles that are in the area of the radial gap 47 have accumulated, difficult, over the sealing gap 32 escape to the outside. Therefore, it is provided in a preferred embodiment of the invention that extends along the first sealing gap 32 at least one special groove 37 extends, either on the surface of the bearing bush 14a or on the surface of the annular bearing component 18 is arranged. This groove 37 can, as in the example in 1 is shown as part of the pump groove structures 36a be educated.

Allerdings besitzt die Rille 37 vorzugsweise eine größere Länge und kann zusätzlich eine größere Breite und/oder größere Tiefe als die übrigen Pumprillenstrukturen 36a aufweisen, so dass die beiden an den Dichtungsspalt 32 angrenzenden Volumina über die Rille 37 verbunden sind und dadurch eine gute Ausleitung der angesammelten Luft aus dem Bereich des radial verlaufenden Spalts 47 bzw. der umlaufenden Rille 46 gegeben ist.However, the groove possesses 37 preferably a greater length and may additionally have a greater width and / or greater depth than the remaining pump groove structures 36a have, so that the two at the sealing gap 32 adjacent volumes over the groove 37 connected and thus a good discharge of the accumulated air from the region of the radially extending gap 47 or the circumferential groove 46 given is.

Es können darüber hinaus auch mehrere Rillen 37 verteilt über den Umfang des ersten Dichtungsspaltes 32 angeordnet sein.It can also have several grooves 37 distributed over the circumference of the first sealing gap 32 be arranged.

Die 1a zeigt eine abgewandelte Ausgestaltung des Details X von der 1. Hierbei ist die umlaufende Rille 46 nicht wie in 1 in die Lagerbuchse 14a eingearbeitet, sondern in das ringförmige Lagerbauteil 18 und zwar in Form einer Fase am Außenumfang des ringförmigen Lagerbauteils 18. Der Rezirkulationskanal 28 mündet zumindest teilweise in die umlaufende Rille 46. Das in der Rille 46 befindliche Lagerfluid kann demnach ohne größeren Widerstand in den Rezirkulationskanal 28 einströmen bzw. aus dem Rezirkulationskanal 28 in die Rille 46 ausströmen.The 1a shows a modified embodiment of the detail X of the 1 , Here is the circumferential groove 46 not like in 1 in the bearing bush 14a incorporated, but in the annular bearing component 18 in the form of a chamfer on the outer circumference of the annular bearing component 18 , The recirculation channel 28 flows at least partially into the circumferential groove 46 , That in the groove 46 located bearing fluid can therefore without major Resistance in the recirculation channel 28 flow in or out of the recirculation channel 28 into the groove 46 flow out.

2 zeigt einen Teilschnitt durch das Rotorbauteil von 1, wobei man die Pumprillenstrukturen 36a der Pumpdichtung 36 erkennt und auch die speziell ausgebildete Rille 37, die als Teil der Pumprillenstrukturen 36a ausgebildet ist. 2 shows a partial section through the rotor component of 1 Taking the pump groove structures 36a the pump seal 36 recognizes and also the specially trained groove 37 as part of the pump-well structures 36a is trained.

Man erkennt ferner die umlaufende Rille 46 im radial äußeren Bereich der Fläche 48 der Lagerbuchse 14a. Vorzugsweise kann die Anschlagsfläche 48a zusätzlich mit Rillenstrukturen 50 versehen sein, die beispielsweise schräg zur radialen Richtung angeordnet sind.It also recognizes the circumferential groove 46 in the radially outer region of the surface 48 the bearing bush 14a , Preferably, the stop surface 48a additionally with groove structures 50 be provided, which are arranged, for example, obliquely to the radial direction.

Diese Rillenstrukturen 50 sind derart ausgebildet, dass sie bei Rotation des Lagers eine Pumpwirkung auf das im radial verlaufenden Spalt 47 befindliche Lagerfluid nach innen in Richtung des radialen Lagerspaltes 20 erzeugen und somit ein zweites oberes Axiallager 52 bilden. Diese Rillen 50 sind vorzugsweise tiefer ausgebildet und können zusätzlich breiter ausgebildet sein als die Pumprillenstrukturen 36a und erlauben es daher, dass die im radial verlaufenden Spalt 47 enthaltenen Luftbläschen radial nach außen durch die Rillen 50 in den Bereich der umlaufenden Rille 46 wandern und dann entlang des ersten Dichtungsspalts 32 durch die Rille 37 nach außen entweichen können.These groove structures 50 are formed so that they upon pump rotation on the pump in the radially extending gap 47 located bearing fluid inward in the direction of the radial bearing gap 20 generate and thus a second upper thrust bearing 52 form. These grooves 50 are preferably formed deeper and may additionally be formed wider than the pump groove structures 36a and therefore allow the radially extending gap 47 contained air bubbles radially outward through the grooves 50 in the area of the circumferential groove 46 wander and then along the first sealing gap 32 through the groove 37 can escape to the outside.

Da größere Luftbläschen immer in Richtung des geringeren Druckes wandern, bewegen sich diese Luftbläschen entgegen der Pumprichtung der Pumprillenstrukturen 36a und auch entgegen der Pumprichtung der Rillen 50 auf der Anschlagsfläche 48a. Da sich ferner kleinere Luftbläschen in Flussrichtung des Lagerfluids bewegen, werden diese innerhalb des radial verlaufenden Spaltes 47 radial nach außen in die umlaufende Rille 46 befördert.Since larger air bubbles always move in the direction of lower pressure, these air bubbles move against the pumping direction of the pump groove structures 36a and also against the pumping direction of the grooves 50 on the stop surface 48a , Further, as smaller air bubbles move in the direction of flow of the bearing fluid, they become within the radially extending gap 47 radially outward into the circumferential groove 46 promoted.

3 zeigt eine abgewandelte Ausgestaltung der Erfindung und einen vergrößerten Schnitt durch die Lagerbuchse 14a. 3 shows a modified embodiment of the invention and an enlarged section through the bearing bush 14a ,

Im Unterschied zu der 2 umfasst die radial verlaufende Anschlagsfläche 48a nun Rillen 150, die in radialer Richtung nach außen verlaufen. Aufgrund der radialen Ausrichtung erzeugen die Rillen 150 keine definierte Pumpwirkung auf das im Spalt 47 befindliche Lagerfluid, sondern verbessern die Verteilung des Lagerfluids im radial verlaufenden Spalt 47 durch Verwirbelung des Lagerfluids. Von der umlaufenden Rille 46 können Luftbläschen über eine separat angeordnete, vorzugsweise in axialer Richtung verlaufende Rille 137 durch den Bereich des ersten Dichtungsspaltes 32 nach außen entweichen. Die Rille 137 ist zusätzlich zu den Rillenstrukturen 36a der dynamischen Pumpdichtung 36 auf der Oberfläche der Lagerbuchse 14a bzw. der Oberfläche des ringförmigen Lagerbauteils 18 vorgesehen.Unlike the 2 includes the radially extending abutment surface 48a now grooves 150 which extend in the radial direction to the outside. Due to the radial orientation, the grooves create 150 no defined pumping action on the in the gap 47 located bearing fluid, but improve the distribution of the bearing fluid in the radially extending gap 47 by turbulence of the bearing fluid. From the circumferential groove 46 Air bubbles can via a separately arranged, preferably in the axial direction groove 137 through the region of the first sealing gap 32 escape to the outside. The groove 137 is in addition to the groove structures 36a the dynamic pump seal 36 on the surface of the bearing bush 14a or the surface of the annular bearing component 18 intended.

Die vorliegende Erfindung kann entsprechend den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen mehrere Ausgestaltungen umfassen.The present invention may include several embodiments according to the above-described embodiments.

Bei allen Ausgestaltungen ist die umlaufende Rille 46 an der weitgehend radial verlaufenden Fläche 48 im Bereich des Spaltes 47 vorgesehen.In all embodiments, the circumferential groove 46 at the largely radial surface 48 in the area of the gap 47 intended.

Zusätzlich zur Rille 46 können schräg verlaufende Rillen 50 oder radial verlaufende Rillen 150 auf der Anschlagsfläche 48a vorgesehen sein.In addition to the groove 46 can have oblique grooves 50 or radially extending grooves 150 on the stop surface 48a be provided.

Es können auch nur entsprechende Rillen 37 bzw. 137 im Bereich des ersten Dichtungsspalts 32 zusätzlich zur umlaufenden Rille 46 vorgesehen sein.It can also only corresponding grooves 37 respectively. 137 in the region of the first sealing gap 32 in addition to the circumferential groove 46 be provided.

Es können aber auch alle Strukturen, d. h. die umlaufende Rille 46, die schräg verlaufenden Rillen 50 bzw. die radial verlaufenden Rillen 150 und die Rillen 37 bzw. 137 im Bereich des ersten Dichtungsspalts 32 vorgesehen sein, um eine optimale Ausleitung von im Lager befindlichen Luftbläschen über den ersten Dichtungsspalt 32 nach außen zu ermöglichen und eine Verbesserung der Verteilung des Lagerfluids im radial verlaufenden Spalt 47 zu erreichen.But it can also all structures, ie the circumferential groove 46 , the oblique grooves 50 or the radially extending grooves 150 and the grooves 37 respectively. 137 in the region of the first sealing gap 32 be provided to ensure optimum discharge of air bubbles in the warehouse over the first sealing gap 32 to allow outward and an improvement of the distribution of the bearing fluid in the radially extending gap 47 to reach.

4 zeigt einen Schnitt durch eine gegenüber 1 abgewandelte Ausgestaltung eines Spindelmotors mit fluiddynamischem Lagersystem. Gleiche Bauteile bzw. Bauteile mit denselben Funktionen sind mit denselben Bezugszeichen wie in 1 bezeichnet. Insgesamt weist der Spindelmotor von 4 eine sehr viel geringere Bauhöhe auf als der Spindelmotor von 1 und ist z. B. zum Einbau in flache, tragbare Geräte geeignet. Aufgrund der geringen Bauhöhe des fluiddynamischen Lagersystems ist die axiale Länge des ersten Dichtungsspaltes 32 relativ klein und auch die Länge der entlang des ersten Dichtungsspaltes 32 vorgesehenen Pumprillenstrukturen 36a der Pumpdichtung 36 ist im Vergleich zu 1 erheblich reduziert. 4 shows a section through one opposite 1 modified embodiment of a spindle motor with fluid dynamic storage system. The same components or components with the same functions are denoted by the same reference numerals as in 1 designated. Overall, the spindle motor of 4 a much lower height than the spindle motor of 1 and is z. B. suitable for installation in flat, portable devices. Due to the low overall height of the fluid dynamic bearing system, the axial length of the first sealing gap 32 relatively small and also the length of along the first sealing gap 32 provided pump groove structures 36a the pump seal 36 is compared to 1 considerably reduced.

Dagegen ist die Länge des radial verlaufenden ringförmigen Spalts 47 etwa gleich groß oder sogar größer als der entsprechende Spalt in 1. In der den radial verlaufenden Spalt 47 begrenzenden Fläche 48 der Lagerbuchse 14a ist wiederum eine umlaufene Rille 46 angeordnet.In contrast, the length of the radially extending annular gap 47 about the same size or even larger than the corresponding gap in 1 , In the radially extending gap 47 limiting area 48 the bearing bush 14a is in turn a circumferential groove 46 arranged.

Wie man in der vergrößerten Ansicht des Details X von 5 erkennt, ist der radial verlaufende Spalt 47 derart ausgebildet, dass sich seine axiale Höhe radial nach außen deutlich vergrößert, so dass sich die umlaufende Rille 46 ausbildet, die im radial äußeren Abschnitt des Spaltes 47 ihre größte Tiefe von beispielsweise 200 Mikrometern erreicht. Die Fläche 48 der Lagerbuchse 14a ist radial nach außen abgeschrägt, so dass sich die Tiefe der Rille 46 nach außen vergrößert. Der Rezirkulationskanal 28 mündet zumindest teilweise in die Rille 46, dort wo der Spalt 47 bereits tiefer ist. Das in der Rille 46 befindliche Lagerfluid kann demnach leicht und ohne größeren Widerstand in den Rezirkulationskanal 28 einströmen bzw. aus dem Rezirkulationskanal 28 in die Rille 46 ausströmen.As can be seen in the enlarged view of detail X of 5 detects, is the radial gap 47 formed such that its axial height increases significantly radially outward, so that the circumferential groove 46 forming in the radially outer portion of the gap 47 reached its greatest depth of, for example, 200 microns. The area 48 the bearing bush 14a is beveled radially outwards, so that the depth of the groove 46 enlarged to the outside. The recirculation channel 28 flows at least partially into the groove 46 , where the gap 47 already deeper. That in the groove 46 Accordingly, bearing fluid can thus easily and without much resistance in the recirculation channel 28 flow in or out of the recirculation channel 28 into the groove 46 flow out.

In 6 ist eine gegenüber 5 abgewandelte Ausgestaltung der umlaufenden Rille 46 dargestellt. Hierbei ist die Fläche 48 der Lagerbuchse 14a im Vergleich zu 5 in einem steileren Winkel radial nach außen geneigt. Dadurch verbreitert sich der radial verlaufende Spalt 47 zu einer Rille 46 mit größerer Tiefe im Vergleich zu 5. Die maximale Tiefe der Rille 46 beträgt in dieser Ausgestaltung 400 Mikrometer. Die Rille 46 hat insgesamt einen größeren Querschnitt und ein größeres Volumen als die Rille 46 von 5. Der Rezirkulationskanal 28 mündet zumindest teilweise in einen tieferen Bereich der Rille 46.In 6 is one opposite 5 modified embodiment of the circumferential groove 46 shown. Here is the area 48 the bearing bush 14a compared to 5 inclined radially outward at a steeper angle. As a result, the radially extending gap widened 47 to a groove 46 with greater depth compared to 5 , The maximum depth of the groove 46 is in this embodiment 400 Micrometers. The groove 46 has an overall larger cross-section and a larger volume than the groove 46 from 5 , The recirculation channel 28 flows at least partially into a deeper area of the groove 46 ,

7 zeigt eine Ausgestaltung, die im Wesentlichen der Ausgestaltung von 6 entspricht. Die Fläche 48 der Lagerbuchse 14a ist etwa in demselben Winkel wie in 6 radial nach außen geneigt, wobei die Fläche 48 im radial äußeren Bereich jedoch nicht mehr geneigt ist, sondern parallel zur gegenüberliegenden Fläche des ringförmigen Lagerbauteils 18 verläuft. Dadurch hat die Rille 46 im radial äußeren Bereich eine gleich bleibende Tiefe von beispielsweise 200 Mikrometern und hat insgesamt einen kleineren Querschnitt und ein kleineres Volumen als die Rille 46 von 6. Der Rezirkulationskanal 28 mündet zumindest teilweise in einen tieferen Bereich der Rille 46. 7 shows an embodiment which is substantially the embodiment of 6 equivalent. The area 48 the bearing bush 14a is about the same angle as in 6 inclined radially outwards, the surface 48 However, in the radially outer region is no longer inclined, but parallel to the opposite surface of the annular bearing member 18 runs. This has the groove 46 in the radially outer region a constant depth of, for example, 200 microns and has an overall smaller cross section and a smaller volume than the groove 46 from 6 , The recirculation channel 28 flows at least partially into a deeper area of the groove 46 ,

8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines fluiddynamischen Lagers mit einer abgewandelten Ausgestaltung einer Rille 46. Das am oberen Ende der Welle 12 befestigte ringförmige Lagerbauteil 18 weist einen gegenüber der Welle 12 vergrößerten Außendurchmesser auf und dient somit als axialer Endanschlag für die Lagerbuchse 14a. Zwischen dem Außenumfang des ringförmigen Lagerbauteils 18, sowie dem gegenüberliegenden Innenumfang der Lagerbuchse 14a ist ein Dichtungsspalt 32 mit einer Pumpdichtung 36 angeordnet, wobei die Pumpdichtung 36 durch schräg zur Rotationsachse verlaufende Rillenstrukturen 36a gebildet ist, welche bei Betrieb des Lagers das Lagerfluid in das Lagerinnere pumpen. In der axialen Verlängerung des Dichtungsspalts 32 in Richtung des Lagerinneren befindet sich eine Rille 46 innerhalb der Fläche 48, welche eine Vertiefung gegenüber der als axiale Anschlagsfläche des ringförmigen Lagerbauteils 18 dienenden Fläche 48a der Lagerbuchse 14a darstellt und mit Lagerfluid gefüllt ist. Ein Rezirkulationskanal 28 verbindet einen Bereich, der radial außerhalb des unteren Axiallagers 26 sowie radial innerhalb der unteren Kapillardichtung 34 angeordnet ist, mit dem oberen radial verlaufenden Lagerspalt 47. Das obere Ende des Rezirkulationskanals 28 mündet zumindest teilweise im Bereich der radial verlaufenden Anschlagsfläche 48a. Die obere Mündung des Rezirkulationskanals 28 verläuft in diesem Ausführungsbeispiel nicht direkt in die umlaufende Rille 46, sondern wird durch einen radial verlaufenden Verbindungskanal 49, der eine Vertiefung im Bereich der Anschlagsfläche 48a darstellt, mit der konzentrisch umlaufenden Rille 46 verbunden. Die Tiefe des Verbindungskanals 49 kann dabei im Bereich zwischen 10 Mikrometern und 0,4 mm betragen. Die axiale Höhe des Verbindungskanals 49 in Umlaufrichtung ist vorzugsweise mindestens so groß wie der Durchmesser des Rezirkulationskanals 28. 8th shows a further embodiment of a fluid dynamic bearing with a modified embodiment of a groove 46 , That at the top of the shaft 12 attached annular bearing component 18 has one opposite the shaft 12 enlarged outer diameter and thus serves as an axial end stop for the bearing bush 14a , Between the outer circumference of the annular bearing component 18 , as well as the opposite inner circumference of the bearing bush 14a is a sealing gap 32 with a pumping seal 36 arranged, with the pumping seal 36 by groove structures running obliquely to the axis of rotation 36a is formed, which pump the bearing fluid in the bearing interior during operation of the bearing. In the axial extension of the sealing gap 32 in the direction of the bearing interior there is a groove 46 within the area 48 , which has a recess opposite to the axial abutment surface of the annular bearing component 18 serving surface 48a the bearing bush 14a represents and is filled with bearing fluid. A recirculation channel 28 connects an area that is radially outside the lower thrust bearing 26 and radially within the lower capillary seal 34 is arranged, with the upper radial bearing gap 47 , The upper end of the recirculation channel 28 opens at least partially in the region of the radially extending abutment surface 48a , The upper mouth of the recirculation channel 28 does not run directly into the circumferential groove in this embodiment 46 but is through a radially extending connecting channel 49 , which has a depression in the area of the stop surface 48a represents, with the concentric circumferential groove 46 connected. The depth of the connection channel 49 can be in the range between 10 microns and 0.4 mm. The axial height of the connection channel 49 in the direction of rotation is preferably at least as large as the diameter of the recirculation channel 28 ,

9 zeigt ein weiteres Ausgestaltungsbeispiel des fluiddynamischen Lagers mit einer abgewandelten Ausgestaltung der Rille 46. Die Tiefe der Rille 46 beträgt hier 10 Mikrometer und kann beispielsweise mit einem spanabhebenden Verfahren oder alternativ mittels des Verfahrens des elektro-chemischen Maschinierens (ECM) in die Oberfläche der Lagerbuchse 14a eingearbeitet werden. Die Abtragung der Rille 46 kann dabei insbesondere zugleich mit dem Arbeitsschritt des Entgratens der oberen Mündung des Rezirkulationskanals 28 erfolgen. Des weiteren kann, wenn benötigt, die Herstellung des Verbindungskanals 49 ebenfalls mit dem gleichen Verfahren in demselben Arbeitsschritt erfolgen. 9 shows a further embodiment example of the fluid dynamic bearing with a modified embodiment of the groove 46 , The depth of the groove 46 is here 10 microns and can, for example, by a machining method or alternatively by the method of electro-chemical machining (ECM) in the surface of the bearing bush 14a be incorporated. The removal of the groove 46 can in particular at the same time with the operation of deburring the upper mouth of the recirculation channel 28 respectively. Furthermore, if needed, the production of the connection channel 49 also be done with the same procedure in the same step.

15 zeigt ein weiteres Ausgestaltungsbeispiel des fluiddynamischen Lagers mit einer abgewandelten Ausgestaltung der umlaufenden Rille 46. Der Rezirkulationskanal 28 mündet vollständig innerhalb der radial verlaufenden Anschlagsfläche 48a. Dadurch ist der Rezirkulationskanal 28 nur über den radial verlaufenden Spalt 47 mit der umlaufenden Rille 46 verbunden und nicht, wie in zuvor gezeigten Figuren, über einen Verbindungskanal 49 mit größerer axialer Höhe oder dadurch, dass der Rezirkulationskanal 28 zumindest teilweise in die umlaufende Rille 46 mündet. Das Ausgestaltungsbeispiel gemäß 15 hat den Vorteil, dass der nicht wiederholbare Schlag (NRRO, non-repeatable runout) sehr gering ist. 15 shows a further embodiment of the fluid dynamic bearing with a modified embodiment of the circumferential groove 46 , The recirculation channel 28 opens completely within the radially extending abutment surface 48a , This is the recirculation channel 28 only over the radial gap 47 with the circumferential groove 46 connected and not, as in previously shown figures, via a connection channel 49 with greater axial height or in that the recirculation channel 28 at least partially in the circumferential groove 46 empties. The embodiment according to 15 has the advantage that the non-repeatable runout (NRRO) is very low.

10 zeigt eine Aufsicht auf die Lagerbuchse 14a. Man erkennt in der Mitte die Lagerbohrung an welche sich radial nach außen die Fläche 48 anschließt. Im radial äußeren Bereich der Fläche 48 ist die umlaufende Rille 46 angeordnet. Zwischen dem Rezirkulationskanal 28 und der eingearbeiteten Rille 46 ist vorzugsweise eine Verbindung vorhanden, insbesondere auch wenn die Lagerbuchse 14a im Stillstand des Lagers am Stopperbauteil 18 anliegt. Daher ist es vorgesehen, zwischen der Rille 46 und zumindest einem Bereich des Rezirkulationskanals 28 eine Verbindung von mindestens 10 Mikrometern Tiefe bestehen bleibt, auch wenn der radial verlaufende Spalt 47 zwischen der Fläche 48 der Lagerbuchse 14a und dem ringförmigen Lagerbauteil 18 (Stopperbauteil) nahezu verschwindet. Diese Verbindung zwischen Rille 46 und Rezirkulationskanal 28 kann auf verschiedene Arten erzeugt werden. Beispielsweise mündet der Rezirkulationskanal 28 in diesem Ausführungsbeispiel nicht unmittelbar in der Rille 46 sondern ist durch eine die Öffnung des Rezirkulationskanals 28 umgebende Aussparung oder Vertiefung mit der Rille 46 verbunden. 10 shows a view of the bearing bush 14a , It can be seen in the middle of the bearing bore to which radially outward the surface 48 followed. In the radially outer region of the surface 48 is the circumferential groove 46 arranged. Between the recirculation channel 28 and the incorporated groove 46 a connection is preferably present, especially if the bearing bush 14a at standstill of the bearing on the stopper component 18 is applied. Therefore, it is provided between the groove 46 and at least a portion of the recirculation channel 28 a connection of at least 10 microns depth persists, even if the radial gap 47 between the area 48 the bearing bush 14a and the annular bearing component 18 (Stopper component) almost disappears. This connection between groove 46 and recirculation channel 28 can be generated in different ways. For example, the recirculation channel opens 28 not immediately in the groove in this embodiment 46 but is through an opening of the recirculation channel 28 surrounding recess or recess with the groove 46 connected.

11 zeigt eine Aufsicht auf die 2. Man erkennt in der Mitte die Lagerbohrung zur Aufnahme einer Welle 12, an welche sich radial nach außen die Fläche 48 anschließt, in der sich die Anschlagsfläche 48a befindet. Deutlich zu erkennen sind die Rillen 50, die schräg zur radial verlaufenden Richtung auf der Anschlagsfläche 48a angeordnet sind und dadurch ein oberes Axiallager 52 darstellen. Die Pumprichtung des oberen Axiallagers wirkt radial nach innen in Richtung zur Lagerbohrung. 11 shows a view of the 2 , It can be seen in the middle of the bearing bore for receiving a shaft 12 , to which radially outward the surface 48 connects, in which the stop surface 48a located. Clearly visible are the grooves 50 , which are oblique to the radial direction on the stop surface 48a are arranged and thereby an upper thrust bearing 52 represent. The pumping direction of the upper axial bearing acts radially inwards in the direction of the bearing bore.

12 zeigt ein fluiddynamisches Lagersystem mit gegenüber der 4 weiter verringerter axialer Bauhöhe. Das Lager besteht aus einer T-förmigen stehenden Welle 12, die an der Unterseite einen größeren Außendurchmesser aufweist, dessen Außenumfang mit einem feststehenden Lagerbauteil 16 verbunden ist, das wiederum in einer Basisplatte (nicht zeichnerisch dargestellt) eines Festplattenantriebes befestigt ist. Dabei ist der radial verlaufende Lagerspalt, der gebildet ist durch den T-förmigen Abschnitt 12a der Welle 12 sowie der Lagerbuchse 14a, vorzugsweise kleiner als der radial verlaufende Lagerspalt 27, der gebildet ist zwischen dem feststehenden Lagerbauteil 16 und der Lagerbuchse 14a. In Spalt 27 mündet ein Rezirkulationskanal 28. Der radial verlaufende Spalt 27 zwischen dem feststehenden Lagerbauteil 16 und der Lagerbuchse 14a knickt in axialer Richtung um und bildet einen Dichtungsspalt 34 aus, der angeordnet ist zwischen dem Innenumfang des feststehenden Lagerbauteils 16 sowie dem Außenumfang der Lagerbuchse 14a. Dieser Dichtungsspalt 34 weist die Form einer konischen, sich zum Lageräußeren öffnenden Kapillardichtung auf. Dabei ist zumindest der Außenumfang der Lagerbuchse 14a im Bereich des Dichtungsspalts 34 im axialen Verlauf nach oben betrachtet in Richtung zur Drehachse 38 um einen geringen Winkel zwischen 10 Grad und 2 Grad geneigt. Die gegenüberliegende, den Dichtungsspalt 34 radial nach außen begrenzende Innenwandung des feststehenden Lagerbauteils 16 verläuft in axialer Richtung oder ist optional zumindest in einem Bereich, in welchem sich Lagerfluid befindet, ebenfalls im axialen Verlauf nach oben betrachtet in Richtung zur Drehachse 38 um einen Winkel zwischen Null Grad und 8 Grad geneigt. Der Neigungswinkel des Außenumfangs der Lagerbuchse 14a ist dabei im Bereich der Kapillardichtung stets um mindestens 2 Grad größer als der Neigungswinkel der Innenwandung des feststehenden Lagerbauteils 16 im Bereich der Kapillardichtung. 12 shows a fluid dynamic storage system with respect to the 4 further reduced axial height. The bearing consists of a T-shaped standing shaft 12 , which has a larger outer diameter at the bottom, the outer circumference with a fixed bearing component 16 which in turn is mounted in a base plate (not shown in the drawing) of a hard disk drive. In this case, the radially extending bearing gap, which is formed by the T-shaped portion 12a the wave 12 and the bearing bush 14a , preferably smaller than the radially extending bearing gap 27 formed between the fixed bearing member 16 and the bearing bush 14a , In gap 27 opens a recirculation channel 28 , The radial gap 27 between the fixed bearing component 16 and the bearing bush 14a kinks in the axial direction and forms a sealing gap 34 made, which is arranged between the inner periphery of the fixed bearing component 16 as well as the outer circumference of the bearing bush 14a , This sealing gap 34 has the form of a conical capillary seal which opens to the outside of the bearing. In this case, at least the outer circumference of the bearing bush 14a in the area of the sealing gap 34 viewed in the axial direction upward in the direction of the axis of rotation 38 tilted by a small angle between 10 degrees and 2 degrees. The opposite, the sealing gap 34 radially outwardly bounding inner wall of the fixed bearing component 16 extends in the axial direction or is optionally at least in an area in which bearing fluid is, also viewed in the axial course upwards in the direction of the axis of rotation 38 tilted at an angle between zero degrees and 8 degrees. The angle of inclination of the outer circumference of the bearing bush 14a is always at least 2 degrees greater than the angle of inclination of the inner wall of the fixed bearing component in the area of the capillary seal 16 in the area of the capillary seal.

Zwischen der Oberseite des verbreiterten T-förmigen Abschnitts 12a der Welle 12 und der gegenüberliegenden Unterseite der Lagerbuchse 14a befindet sich ein Axiallager 26, welches durch spiralförmige Lagerrillen gebildet ist, die bevorzugt in der Oberfläche der Lagerbuchse 14a eingeformt sind und bevorzugt von dem Rand des Mittellochs zur Aufnahme der Welle 12 bis zum Außendurchmesser der Lagerbuchse 14a verlaufen.Between the top of the widened T-shaped section 12a the wave 12 and the opposite bottom of the bearing bush 14a there is a thrust bearing 26 , which is formed by spiral-shaped bearing grooves, preferably in the surface of the bearing bush 14a are formed and preferably from the edge of the center hole for receiving the shaft 12 to the outer diameter of the bearing bush 14a run.

Am axial oberen Ende der Welle 12 befindet sich ein ringförmiges Lagerbauteil 18 mit einem gegenüber dem Außenumfang der Welle 12 verbreiterten Außendurchmesser. Das ringförmige Lagerbauteil 18 weist einen radial verlaufenden Abschnitt 18a und einen radial außen liegenden, etwa hohlzylindrischen Abschnitt 18b auf. Der hohlzylindrische Abschnitt 18b verläuft dabei in axiale Richtung nach unten. Ein drehbares Rotorbauteil 14 ist einteilig mit der Lagerbuchse 14a verbunden und weist an einer Innenumfangsfläche einen Rotormagneten 44 auf sowie ferner mindestens eine Magnetspeicherplatte (nicht zeichnerisch dargestellt), die an der Außenumfangsfläche des Rotorbauteils befestigt werden. Zwischen dem Außenumfang des hohlzylindrischen Abschnitts 18b des ringförmigen Lagerbauteils 18 und einem gegenüberliegenden Innenumfang der Lagerbuchse 14a befindet sich ein erster Dichtungsspalt 32 der als konische Kapillardichtung ausgebildet ist. Axial oberhalb des Dichtungsspalts 32 befindet sich eine Abdeckkappe 30, welche verhindert, dass Lagerfluid zur Oberseite hin aus dem Lager austritt. Entlang des Außendurchmessers der Welle 12 sind zwei Radiallager 22a, 22b im Bereich des axial verlaufenden Lagerspalts 20 zwischen dem Innenumfang der Lagerbuchse 14a und dem Außendurchmesser der Welle 12 angeordnet. Die Radiallager werden durch fischgrätartige (herringbone) bzw. sinusförmige Lagerrillen gebildet. Das obere, dem ringförmigen Lagerbauteil 18 benachbarte Radiallager 22a besteht aus einem oberen, nach unten pumpenden Abschnitt, so wie aus einem unteren, nach oben pumpenden Abschnitt und ist symmetrisch ausgebildet, was bedeutet, dass der obere und der untere Abschnitt die gleiche axiale Länge aufweisen. Demgegenüber ist das untere Radiallager 22b asymmetrisch ausgebildet, indem der untere, nach oben pumpende Abschnitt in axialer Richtung länger ausgebildet ist, als der obere, nach unten pumpende Abschnitt. Zwischen beiden Radiallagern 22a, 22b befindet sich ein Bereich, der keine Lagerrillen aufweist und einen gegenüber den Radiallagerspalten vergrößerten radialen Lagerspalt hat. Dieser Bereich wird als Separatorspalt 24 bezeichnet. At the axially upper end of the shaft 12 there is an annular bearing component 18 with one opposite the outer circumference of the shaft 12 widened outer diameter. The annular bearing component 18 has a radially extending portion 18a and a radially outer, approximately hollow cylindrical portion 18b on. The hollow cylindrical section 18b runs downwards in the axial direction. A rotatable rotor component 14 is in one piece with the bearing bush 14a connected and has on an inner peripheral surface of a rotor magnet 44 and at least one magnetic storage disc (not shown in the drawing) attached to the outer peripheral surface of the rotor member. Between the outer circumference of the hollow cylindrical section 18b the annular bearing component 18 and an opposite inner circumference of the bearing bush 14a there is a first sealing gap 32 which is designed as a conical capillary seal. Axial above the sealing gap 32 there is a cap 30 which prevents bearing fluid from leaking to the top of the bearing. Along the outside diameter of the shaft 12 are two radial bearings 22a . 22b in the region of the axially extending bearing gap 20 between the inner circumference of the bearing bush 14a and the outer diameter of the shaft 12 arranged. The radial bearings are formed by herringbone or sinusoidal bearing grooves. The upper, the annular bearing component 18 adjacent radial bearings 22a consists of an upper, down-pumping section, as well as a lower, up-pumping section and is formed symmetrically, which means that the upper and the lower section have the same axial length. In contrast, the lower radial bearing 22b formed asymmetrically by the lower, up-pumping portion is formed longer in the axial direction, as the upper, downwardly pumping portion. Between both radial bearings 22a . 22b There is an area that has no bearing grooves and has a radial bearing gap enlarged relative to the radial bearing gaps. This area is called Separatorspalt 24 designated.

Am axial oberen Ende der Welle 12 ist ein ringförmiges Lagerbauteil 18 angeordnet, welches auf einer Stufe der Welle 12 aufliegt, etwa mittels eines Presssitzes mit der Welle 12 verbunden ist und einen in radialer Richtung verlaufenden Abschnitt 47 des Lagerspalts 20 mit der gegenüberliegenden Oberseite der Lagerbuchse 14a bildet. Die dem ringförmigen Lagerbauteil 18 gegenüberliegende Fläche 48 der Lagerbuchse 14a weist im radial äußeren Bereich eine Vertiefung zur Aufnahme des hohlzylindrischen Abschnitts 18b des ringförmigen Lagerbauteils 18 auf. Der in diesem Bereich radial verlaufende Abschnitt 47a des Lagerspalts 20 weist eine größere axiale Höhe auf, als der radial verlaufende Spalt 47 im Bereich der Anschlagsfläche 48a. Der Rezirkulationskanal 28 verbindet einen Bereich des Lagerspalts 20 zwischen der Unterseite des radialen Abschnitts 18a des ringförmigen Lagerbauteils 18 und der Fläche 48 der Oberseite der Lagerbuchse 14a mit dem radial verlaufenden Spalt 27, der radial außerhalb des unteren Axiallager 26 angeordnet ist.At the axially upper end of the shaft 12 is an annular bearing component 18 arranged on one step of the shaft 12 rests, for example by means of a press fit with the shaft 12 is connected and extending in the radial direction portion 47 of the storage gap 20 with the opposite top of the bushing 14a forms. The the annular bearing component 18 opposite surface 48 the bearing bush 14a has in the radially outer region a recess for receiving the hollow cylindrical portion 18b the annular bearing component 18 on. The section extending radially in this area 47a of the storage gap 20 has a greater axial height than the radially extending gap 47 in the area of the stop surface 48a , The recirculation channel 28 connects an area of the storage gap 20 between the underside of the radial section 18a the annular bearing component 18 and the area 48 the top of the bearing bush 14a with the radially extending gap 27 that is radially outward of the lower thrust bearing 26 is arranged.

13 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt Z aus der 12 im Bereich des ringförmigen Lagerbauteils 18, das am oberen Ende der Welle 12 befestigt ist. Zwischen dem ringförmigen Lagerbauteil 18 und der Fläche 48 auf der Oberseite der Lagerbuchse 14a befindet sich ein zunächst radial verlaufender Abschnitt 47 des Lagerspalts 20, in welchem der Rezirkulationskanal 28 mündet. Im Verlauf radial nach außen knickt der Lagerspalt 20 zunächst in axiale Richtung nach unten gerichtet ab und verläuft anschließend wiederum, als Spalt 47a, in radiale Richtung bevor er zwischen dem Außenumfang des ringförmigen Lagerbauteils 18 und einer Innenumfangsfläche der Lagerbuchse 14a in den weitgehend axial verlaufenden Dichtungsspalt 32 mündet. Dieser Dichtungsspalt 32 ist als konische Kapillardichtung ausgebildet, die begrenzt wird durch eine axial verlaufende Wandung der Lagerbuchse 14a sowie einer dazu geneigt verlaufenden Außenumfangsfläche des hohlzylindrischen Abschnitts 18b des ringförmigen Lagerbauteils 18. Zwischen der Mündung des Rezirkulationskanals 28 sowie dem zylindrischen Abschnitt 18b des ringförmigen Lagerbauteils 18 befindet sich eine umlaufende Rille 46, die in den Rezirkulationskanal 28 mündet und eine deutlich größere axiale Tiefe im Vergleich zu dem Abschnitt des radial weiter innen liegenden Spalts 47 im Bereich der radial verlaufenden Anschlagsfläche 48a aufweist. Die Oberseite des ringförmigen Lagerbauteils 18 weist bevorzugt keine Kanten beziehungsweise keine kleinen Radien auf, so dass das während des Einfüllprozesses eingebrachte Lagerfluid ohne Rückstände (Tropfen) über den Dichtungsspalt 32 in den Lagerspalt 20 gelangt. 13 shows an enlarged section Z of the 12 in the region of the annular bearing component 18 at the top of the shaft 12 is attached. Between the annular bearing component 18 and the area 48 on the top of the bearing bush 14a there is a first radially extending section 47 of the storage gap 20 in which the recirculation channel 28 empties. In the course radially outward, the bearing gap kinks 20 initially directed in the axial direction downwards and then runs again, as a gap 47a , in the radial direction before it between the outer circumference of the annular bearing member 18 and an inner peripheral surface of the bearing bush 14a in the largely axially extending sealing gap 32 empties. This sealing gap 32 is designed as a conical capillary seal, which is limited by an axially extending wall of the bearing bush 14a and an inclined outer circumferential surface of the hollow cylindrical portion 18b the annular bearing component 18 , Between the mouth of the recirculation channel 28 and the cylindrical section 18b the annular bearing component 18 there is a circumferential groove 46 entering the recirculation channel 28 opens and a much greater axial depth compared to the portion of the radially inner gap 47 in the region of the radially extending abutment surface 48a having. The top of the annular bearing component 18 preferably has no edges or no small radii, so that the introduced during the filling process bearing fluid without residues (drops) on the sealing gap 32 in the storage gap 20 arrives.

14 zeigt ein im Bereich der Oberseite der Lagerbuchse 14a abgewandeltes fluiddynamisches Lager. Auch hier mündet der Rezirkulationskanal 28 innerhalb des radial verlaufenden Spalts 47, jedoch ist hierbei die umlaufende Rille 46 als Fase innerhalb der Oberseite der Lagerbuchse 14a ausgebildet und ist mittels eines Verbindungskanals 49 mit der oberen Mündung des Rezirkulationskanals 28 verbunden. Vorzugsweise ist der Verbindungskanal 49 dabei nicht umlaufend ausgebildet. 14 shows one in the top of the bearing bush 14a modified fluid dynamic bearing. Again, the recirculation channel opens 28 within the radially extending gap 47 , but here is the circumferential groove 46 as a chamfer inside the top of the bearing bush 14a is formed and is by means of a connection channel 49 with the upper mouth of the recirculation channel 28 connected. Preferably, the connection channel 49 not formed circumferentially.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Basisplattebaseplate
1212
Wellewave
12a12a
T-förmiger AbschnittT-shaped section
1414
Rotorbauteilrotor component
14a14a
Lagerbuchsebearing bush
1616
feststehendes Lagerbauteilfixed bearing component
1818
ringförmiges Lagerbauteilannular bearing component
18a18a
radialer Abschnittradial section
18b18b
hohlzylindrischer Abschnitthollow cylindrical section
2020
Lagerspaltbearing gap
22a, b22a, b
Radiallagerradial bearings
2424
Separatorspaltseparator gap
2626
Axiallagerthrust
2727
Spaltgap
2828
Rezirkulationskanalrecirculation
3030
Abdeckkappecap
3232
Dichtungsspaltseal gap
3434
Dichtungsspaltseal gap
3636
Pumpdichtungpump seal
36a36a
Rillenstrukturengroove structures
37, 13737, 137
Rillegroove
3838
Rotationsachseaxis of rotation
4040
ferromagnetischer Ringferromagnetic ring
4242
Statoranordnungstator
4444
Rotormagnetrotor magnet
4646
Rillegroove
4747
Spalt, radialGap, radial
47a47a
Spalt, radialGap, radial
4848
Flächearea
48a48a
Anschlagsflächestop surface
4949
Verbindungskanalconnecting channel
50, 15050, 150
Rillengrooves
5252
Axiallagerthrust

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102008031618 A1 [0003] DE 102008031618 A1 [0003]
  • DE 102011025369 A1 [0008] DE 102011025369 A1 [0008]
  • US 2010/0296190 A1 [0009] US 2010/0296190 A1 [0009]

Claims (25)

Fluiddynamisches Lagersystem, insbesondere zur Drehlagerung eines Spindelmotors, mit einer ersten feststehenden Lagerkomponente, welche mindestens eine in einer Lagerbohrung angeordnete Welle (12), ein die Welle aufnehmendes feststehendes Lagerbauteil (16) und ein an der Welle angeordnetes ringförmiges Lagerbauteil (18) umfasst, und einer zweiten drehbaren Lagerkomponente, welche mindestens ein Rotorbauteil (14) mit einer Lagerbuchse (14a) umfasst, wobei die beiden Lagerkomponenten durch einen mit einem Lagerfluid gefüllten Lagerspalt (20) voneinander getrennt und mittels zwei axial voneinander beabstandeten fluiddynamischen Radiallagern (22a, 22b) und mindestens einem fluiddynamischen Axiallager (26) relativ zueinander drehgelagert sind, wobei der Lagerspalt (20) zwei offene Enden aufweist, die durch Dichtungsspalte (32, 34) abgedichtet sind, und die Lagerbuchse (14a) eine im Wesentlichen radial verlaufende ringförmige Fläche (48) ausbildet, die mit einer gegenüberliegenden Fläche des ringförmigen Lagerbauteils (18) einen radial verlaufenden ringförmigen Spalt (47) bildet, der den Lagerspalt (20) mit einem ersten Dichtungsspalt (32) verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass in einem radial außen liegenden Abschnitt des ringförmigen Spaltes (47) in der ringförmigen Fläche (48) der Lagerbuchse (14a) oder in der gegenüberliegenden Fläche des ringförmigen Lagerbauteils (18) eine umlaufende Rille (46) vorgesehen ist.Fluid dynamic bearing system, in particular for rotational mounting of a spindle motor, with a first stationary bearing component, which at least one shaft arranged in a bearing bore (US Pat. 12 ), a shaft receiving stationary bearing component ( 16 ) and arranged on the shaft annular bearing member ( 18 ), and a second rotatable bearing component, which at least one rotor component ( 14 ) with a bearing bush ( 14a ), wherein the two bearing components by a bearing fluid filled with a bearing gap ( 20 ) separated by two axially spaced fluid dynamic radial bearings ( 22a . 22b ) and at least one fluid dynamic thrust bearing ( 26 ) are rotatably mounted relative to each other, wherein the bearing gap ( 20 ) has two open ends through seal gaps ( 32 . 34 ) are sealed, and the bearing bush ( 14a ) a substantially radially extending annular surface ( 48 ) formed with an opposite surface of the annular bearing component ( 18 ) a radially extending annular gap ( 47 ) forming the bearing gap ( 20 ) with a first sealing gap ( 32 ), characterized in that in a radially outer portion of the annular gap ( 47 ) in the annular area ( 48 ) of the bearing bush ( 14a ) or in the opposite surface of the annular bearing component ( 18 ) a circumferential groove ( 46 ) is provided. Fluiddynamisches Lagersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die umlaufende Rille (46) in axialer Richtung eine Tiefe aufweist, die mindestens sechsmal so groß ist wie die axiale Höhe des ringförmigen Spalts (47).Fluid dynamic bearing system according to claim 1, characterized in that the circumferential groove ( 46 ) in the axial direction has a depth which is at least six times as large as the axial height of the annular gap ( 47 ). Fluiddynamisches Lagersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die umlaufende Rille (46) in axialer Richtung eine Tiefe aufweist, die mindestens zehnmal so groß ist wie die axiale Höhe des ringförmigen Spalts (47).Fluid dynamic bearing system according to claim 1, characterized in that the circumferential groove ( 46 ) in the axial direction has a depth which is at least ten times as large as the axial height of the annular gap ( 47 ). Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Höhe des ringförmigen Spalts (47) im Betrieb des Lagers zwischen 15 μm und 25 μm beträgt.Fluid dynamic bearing system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the axial height of the annular gap ( 47 ) in the operation of the bearing between 15 microns and 25 microns. Fluiddynamisches Lagersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die umlaufende Rille (46) in axialer Richtung eine Tiefe von mindestens 10 Mikrometern aufweist.Fluid dynamic bearing system according to claim 1, characterized in that the circumferential groove ( 46 ) in the axial direction has a depth of at least 10 microns. Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die umlaufende Rille (46) in radialer Richtung eine Breite von mindestens 100 Mikrometern aufweistFluid dynamic bearing system according to one of claims 1 to 5, characterized in that the circumferential groove ( 46 ) has a width of at least 100 microns in the radial direction Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein in der Lagerbuchse (14a) verlaufender Rezirkulationskanal (28) im Bereich des ringförmigen Spaltes (47) endet.Fluid dynamic bearing system according to one of claims 1 to 6, characterized in that a in the bearing bush ( 14a ) extending recirculation channel ( 28 ) in the region of the annular gap ( 47 ) ends. Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Rezirkulationskanals (28) mindestens 40% der radialen Ausdehnung der ringförmigen Fläche (48) beträgt.Fluid dynamic bearing system according to one of claims 1 to 7, characterized in that the diameter of the recirculation channel ( 28 ) at least 40% of the radial extent of the annular surface ( 48 ) is. Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Rezirkulationskanal (28) zumindest teilweise in die Rille (46) mündet.Fluid dynamic bearing system according to one of claims 1 to 8, characterized in that the recirculation channel ( 28 ) at least partially into the groove ( 46 ) opens. Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Rezirkulationskanal (28) mittels eines Verbindungskanals (49) mit der umlaufenden Rille (46) verbunden ist, wobei die axiale Höhe des Verbindungskanals (49) größer ist als die axiale Höhe des ringförmigen Spalts (47).Fluid dynamic bearing system according to one of claims 1 to 8, characterized in that the recirculation channel ( 28 ) by means of a connection channel ( 49 ) with the circumferential groove ( 46 ), wherein the axial height of the connecting channel ( 49 ) is greater than the axial height of the annular gap ( 47 ). Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Rezirkulationskanal (28) um einen Winkel zwischen 3 Grad und 20 Grad relativ zur Rotationsachse (38) geneigt ist, wobei eine erste Öffnung des Rezirkulationskanals (28) im Bereich des ringförmigen Spalts (47) einen geringeren Abstand zur Rotationsachse (38) aufweist, als eine zweite Öffnung des Rezirkulationskanals (28), welche im Bereich eines radial verlaufenden Spalts (27) mündet, wobei der radial verlaufende Spalt (27) zwischen dem Axiallager (26) sowie dem Dichtungsspalt (34) angeordnet ist.Fluid dynamic bearing system according to one of claims 9 or 10, characterized in that the recirculation channel ( 28 ) by an angle between 3 degrees and 20 degrees relative to the rotation axis ( 38 ) is inclined, wherein a first opening of the recirculation channel ( 28 ) in the region of the annular gap ( 47 ) a smaller distance to the axis of rotation ( 38 ), as a second opening of the recirculation channel ( 28 ), which in the region of a radially extending gap ( 27 ), wherein the radially extending gap ( 27 ) between the thrust bearing ( 26 ) as well as the sealing gap ( 34 ) is arranged. Fluiddynamisches Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Fläche (48) eine radial verlaufende Anschlagsfläche (48a) vorgesehen ist, wobei lediglich im Bereich der Anschlagsfläche (48a) ein schmaler Spalt zwischen dem ringförmigen Lagerbauteil (18) und der Lagerbuchse (14a) verbleibt.Fluid dynamic bearing according to one of claims 1 to 11, characterized in that within the surface ( 48 ) a radially extending abutment surface ( 48a ) is provided, wherein only in the area of the stop surface ( 48a ) a narrow gap between the annular bearing component ( 18 ) and the bearing bush ( 14a ) remains. Fluiddynamisches Lager nach dem Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausdehnung der Anschlagsfläche (48a) in radialer Richtung weniger als zwei Drittel der Ausdehnung der Fläche (48) in radialer Richtung beträgt.Fluid dynamic bearing according to claim 12, characterized in that the extension of the stop surface ( 48a ) in the radial direction less than two-thirds of the extent of the surface ( 48 ) in the radial direction. Fluiddynamisches Lager nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Öffnung des Rezirkulationskanals (28) zumindest partiell in der Anschlagsfläche (48a) mündet.Fluid dynamic bearing according to one of claims 12 or 13, characterized in that the upper opening of the recirculation channel ( 28 ) at least partially in the stop surface ( 48a ) opens. Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein in der Lagerbuchse (14a) verlaufender Rezirkulationskanal (28) vollständig im Bereich der Anschlagsfläche (48a) endet und, dass der Rezirkulationskanal (28) lediglich über den radial verlaufenden Spalt (47) mit der umlaufenden Rille (46) verbunden ist.Fluid dynamic bearing system according to one of claims 12 to 14, characterized in that a in the bearing bush ( 14a ) running Recirculation channel ( 28 ) completely in the area of the stop surface ( 48a ) and that the recirculation channel ( 28 ) only over the radially extending gap ( 47 ) with the circumferential groove ( 46 ) connected is. Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Dichtungsspalt (32) durch aneinander angrenzende Flächen des ringförmigen Lagerbauteils (18) und der Lagerbuchse (14a) gebildet ist, wobei auf der den ersten Dichtungsspalt (32) begrenzenden Fläche des ringförmigen Lagerbauteils (18) oder der Lagerbuchse (14a) mindestens eine Rille (37, 137) vorgesehen ist, die senkrecht oder in einem Winkel > 0° in Bezug auf die Rotationsachse (38) verläuft.Fluid dynamic bearing system according to one of claims 1 to 15, characterized in that the first sealing gap ( 32 ) by adjoining surfaces of the annular bearing component ( 18 ) and the bearing bush ( 14a ) is formed, wherein on the first sealing gap ( 32 ) limiting surface of the annular bearing component ( 18 ) or the bearing bush ( 14a ) at least one groove ( 37 . 137 ) which is perpendicular or at an angle> 0 ° with respect to the axis of rotation ( 38 ) runs. Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass entlang des ersten Dichtungsspalts (32) eine dynamische Pumpdichtung (36) mit Pumprillenstrukturen (36a) angeordnet ist, wobei die Pumprillenstrukturen (36a) bei einer Rotation des Lagers eine in Richtung des ersten Radiallagers (22a) gerichtete Pumpwirkung auf das im Dichtungsspalt (32) befindliche Lagerfluid erzeugen.Fluid dynamic bearing system according to one of claims 1 to 16, characterized in that along the first sealing gap ( 32 ) a dynamic pump seal ( 36 ) with pump groove structures ( 36a ), wherein the pump groove structures ( 36a ) in a rotation of the bearing one in the direction of the first radial bearing ( 22a ) directed pumping action on the in the sealing gap ( 32 ) produce bearing fluid. Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Rille (37) ein Teil der Pumprillenstrukturen (36a) der Pumpdichtung (36) ist.Fluid dynamic bearing system according to one of claims 1 to 17, characterized in that the groove ( 37 ) a part of the pump groove structures ( 36a ) of the pumping seal ( 36 ). Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Rille (37, 137) eine größere Tiefe und/oder eine größere Länge und/oder eine größere Breite aufweist als die Pumprillenstrukturen (36a).Fluid dynamic bearing system according to one of claims 1 to 18, characterized in that the groove ( 37 . 137 ) has a greater depth and / or a greater length and / or a greater width than the pump groove structures ( 36a ). Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem radial innen liegenden Bereich der ringförmigen Fläche (48) mehrere radial verlaufende oder schräg zum Radius verlaufende Rillen (50, 150) vorgesehen sind.Fluid dynamic bearing system according to one of claims 1 to 19, characterized in that on a radially inner portion of the annular surface ( 48 ) a plurality of radially extending or obliquely to the radius grooves ( 50 . 150 ) are provided. Fluiddynamisches Lagersystem nach dem Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillen (50, 150) eine größere Tiefe und/oder eine größere Länge und/oder eine größere Breite aufweisen als die Pumprillenstrukturen (36a).Fluid dynamic bearing system according to claim 20, characterized in that the grooves ( 50 . 150 ) have a greater depth and / or a greater length and / or a greater width than the pump groove structures ( 36a ). Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 20 und 21, dadurch gekennzeichnet, dass die mit schräg zum Radius verlaufenden Rillen (50) versehene Fläche (48) zusammen mit einer unteren Stirnfläche des ringförmigen Lagerbauteils (18) ein zweites fluiddynamisches Axiallager (52) bildet.Fluid dynamic bearing system according to one of claims 20 and 21, characterized in that the obliquely to the radius grooves ( 50 ) surface ( 48 ) together with a lower end face of the annular bearing component ( 18 ) a second fluid dynamic thrust bearing ( 52 ). Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 20 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die schräg zum Radius verlaufenden Rillen (50) bei einer Rotation des Lagers eine in Richtung des ersten Radiallagers (22a) gerichtete Pumpwirkung auf das Lagerfluid erzeugen.Fluid dynamic bearing system according to one of claims 20 or 22, characterized in that the obliquely to the radius grooves ( 50 ) in a rotation of the bearing one in the direction of the first radial bearing ( 22a ) directed pumping action on the bearing fluid. Spindelmotor mit einem fluiddynamischen Lagersystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 23.Spindle motor with a fluid dynamic bearing system according to one of claims 1 to 23. Festplattenlaufwerk mit einem Spindelmotor gemäß Anspruch 24, der mindestens eine Speicherplatte drehend antreibt, und eine Schreib-Leseeinrichtung zum Schreiben und Lesen von Daten auf und von der Speicherplatte aufweist.A hard disk drive hard disk drive according to claim 24, which rotatively drives at least one disk, and has a write-read device for writing and reading data to and from the disk.
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