DE102009022536A1 - Fluid dynamic bearing system for spindle motor of hard disk drive, has bearing sleeve, shaft pivotably supported in bearing bore of bearing sleeve shaft, rotor component connected with shaft, and bearing gap filled with bearing fluid - Google Patents

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Abstract

The fluid dynamic bearing system has a bearing sleeve (10), a shaft (12) pivotably supported in a bearing bore of bearing sleeve, a rotor component (26) connected with shaft, and a bearing gap (14) filled with bearing fluid. An axial section (14a) is provided between opposite surfaces of shaft and the bearing sleeve, and a radial portion (14b) is provided between opposite surfaces of bearing sleeve and rotor component. The pressure-generating groove structures (34) are arranged radially outside an opening (32b) of a recirculation channel (32) on a surface of bearing sleeve or rotor component. Independent claims are also included for the following: (1) a spindle motor with a stator; and (2) a hard disk drive.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft ein fluiddynamisches Lagersystem gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Derartige fluiddynamische Lagersysteme werden beispielsweise zur Drehlagerung von Spindelmotoren eingesetzt, die wiederum zum Antrieb von Speicherplattenlaufwerken verwendet werden.The The invention relates to a fluid dynamic bearing system according to the Features of the preamble of claim 1. Such fluid dynamic storage systems are used, for example, for the rotational mounting of spindle motors, which in turn is used to drive storage disk drives become.

Stand der TechnikState of the art

Fluiddynamische Lagersysteme umfassen in der Regel mindestens zwei relativ zueinander drehbare Lagerbauteile, die zwischen einander zugeordneten Lagerflächen einen mit einem Lagerfluid, z. B. einem Lageröl, gefüllten Lagerspalt ausbilden. In bekannter Weise sind auf den Lagerflächen Lagerrillenstrukturen aufgebracht. Die Lagerrillenstrukturen erzeugen bei relativer Drehung der Lagerbauteile zueinander innerhalb des Lagerspaltes einen hydrodynamischen Druck. Dieser hydrodynamische Druck macht das Lager tragfähig.fluid Dynamic Storage systems typically include at least two relative to one another rotatable bearing components, between mutually associated bearing surfaces one with a bearing fluid, e.g. B. a bearing oil filled Training camp gap. In a known manner are on the storage areas Lagerrillenstrukturen applied. Create the bearing groove structures relative rotation of the bearing components to each other within the Bearing gap a hydrodynamic pressure. This hydrodynamic Pressure makes the bearing sustainable.

Aus dem Stand der Technik sind eine Reihe verschiedener Bauformen für fluiddynamische Lager bekannt.Out The prior art is a number of different types of fluid dynamic bearings known.

Aus DE 10 2007 036 790 A1 ist beispielsweise ein fluiddynamisches Lagersystem bekannt, welches eine Lagerbuchse und eine drehbar in einer Lagerbohrung der Lagerbuchse gelagerte Welle aufweist. An einem freien Ende der Welle ist ein Rotorbauteil befestigt. Zwischen der Welle, der Lagebuchse und einer Fläche des Rotorbauteils ist ein mit einem Lagerfluid gefüllter Lagerspalt vorgesehen. Das Lager umfasst mindestens ein fluiddynamisches Radiallager im Bereich zwischen der Welle und der Lagerbuchse sowie ein fluiddynamisches Axiallager, das durch einander zugewandte Lagerflächen der Lagerbuchse und des Rotorbauteils gebildet wird. An einem Ende der Welle ist ein Stopperring als Sicherung für die Welle angeordnet. Um eine Zirkulation des Lagerfluids im Lagerspalt zu ermöglichen, weist das Lager einen in der Lagerbuchse angeordneten Rezirkulationskanal auf. Der Rezirkulationskanal weist eine erste Öffnung in einem an den Stopperring angrenzenden Abschnitt des Lagerspaltes auf sowie eine zweite Öffnung im radialen Abschnitt des Lagerspaltes Lind verbindet diese beiden Abschnitte des Lagerspaltes direkt miteinander. Durch die Pumpwirkung der Radiallagerrillenstrukturen wird ein Fluss des Lagerfluids im Lagerspalt in Richtung des Stopperringes in Gang gesetzt, wobei das Lagerfluid dann vom Stopperring durch den Rezirkulationskanal zurück in den Axiallagerbereich fließen kann. Bei dem dargestellten Lager endet die obere Öffnung des Rezirkulationskanals radial außerhalb des Axiallagers.Out DE 10 2007 036 790 A1 For example, a fluid dynamic bearing system is known, which has a bearing bush and a rotatably mounted in a bearing bore of the bearing bush shaft. At a free end of the shaft, a rotor component is attached. A bearing gap filled with a bearing fluid is provided between the shaft, the position bushing and a surface of the rotor component. The bearing comprises at least one fluid-dynamic radial bearing in the region between the shaft and the bearing bush and a fluid-dynamic thrust bearing, which is formed by mutually facing bearing surfaces of the bearing bush and the rotor component. At one end of the shaft, a stopper ring is arranged as a backup for the shaft. In order to enable a circulation of the bearing fluid in the bearing gap, the bearing has a arranged in the bearing bush recirculation channel. The recirculation channel has a first opening in a portion of the bearing gap adjoining the stopper ring, and a second opening in the radial portion of the bearing gap Lind directly connects these two sections of the bearing gap. By the pumping action of the radial bearing groove structures, a flow of the bearing fluid in the bearing gap in the direction of the stopper ring is set in motion, whereby the bearing fluid can then flow from the stopper ring through the recirculation channel back into the axial bearing region. In the illustrated bearing, the upper opening of the recirculation passage ends radially outside of the thrust bearing.

Ein ähnliches Lagersystem zeigt die US 7,290,934 B2 .A similar storage system shows the US Pat. No. 7,290,934 B2 ,

Wenn der Rezirkulationskanal radial außerhalb des Axiallagers endet, so besitzt das Lagerfluid in diesem Bereich Umgebungsdruck, und somit besitzt auch der damit verbundene untere Bereich des Stopperrings Umgebungsdruck. Dadurch können sich Luftblasen innerhalb des Lagers bilden, was den Abrieb vergrößert und die Lebensdauer des Lagers verringert.If the recirculation passage radially outside of the thrust bearing ends, the bearing fluid in this area has ambient pressure, and thus also has the associated lower portion of the stop locking Ambient pressure. This can cause air bubbles inside of the bearing, which increases the abrasion and reduces the life of the bearing.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein fluiddynamisches Lager der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem die Anordnung des Rezirkulationskanals optimiert ist, um eine bessere Druckverteilung im Inneren des Lagers zu erhalten.It The object of the invention is a fluid dynamic bearing of the above specify the type mentioned, in which the arrangement of the recirculation channel is optimized to better pressure distribution inside the warehouse to obtain.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein fluiddynamisches Lagersystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.These The object is achieved by a fluid dynamic Storage system solved 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.

Die Erfindung beschreibt ein fluiddynamisches Lager mit einer Lagerbuchse und einer drehbar in der Lagerbohrung der Lagerbuchse gelagerten Welle. Es ist ein mit der Welle verbundenes Rotorbauteil vorhanden. Ein mit einem Lagerfluid gefüllter Lagerspalt umfasst einen axialen Abschnitt zwischen einander gegenüberliegenden Oberflächen der Welle und der Lagerbuchse sowie einen radialen Abschnitt zwischen einander gegenüberliegenden Oberflächen der Lagerbuchse und des Rotorbauteils. Das Lagersystem umfasst mindestens ein fluiddynamisches Radiallager im Bereich des axialen Abschnitts des Lagerspaltes, das durch einander zugeordnete Lagerflächen der Welle und der Lagerbuchse gebildet wird. Ferner ist ein fluiddynamisches Axiallager im Bereich des radialen Abschnitts des Lagerspaltes ausgebildet, das durch einander zugeordnete Lagerflächen der Lagerbuchse und des Rotorbauteils gebildet wird. An einem Ende der Welle ist ein Stopperring als Sicherung für die Welle angeordnet. Ein Rezirkulationskanal ist vorgesehen, der eine erste Öffnung in einem an den Stopperring angrenzenden Abschnitt des Lagerspaltes und eine zweite Öffnung im radialen Abschnitt des Lagerspaltes aufweist.The The invention describes a fluid dynamic bearing with a bearing bush and a rotatably mounted in the bearing bore of the bearing bush shaft. There is a rotor component connected to the shaft. One bearing gap filled with a bearing fluid comprises a axial section between each other Surfaces of the shaft and the bearing bush and a radial Section between opposing surfaces of the Bearing bush and the rotor component. The storage system comprises at least a fluid dynamic radial bearing in the region of the axial section the bearing gap, the mutually associated bearing surfaces the shaft and the bearing bush is formed. Furthermore, a fluid dynamic Thrust bearing formed in the region of the radial portion of the bearing gap, the mutually associated bearing surfaces of the bearing bush and the rotor component is formed. At one end of the shaft is a stopper ring arranged as a backup for the shaft. A recirculation passage is provided which has a first opening in a section of the bearing gap adjoining the stopper ring and a second opening in the radial portion of the bearing gap having.

Erfindungsgemäß sind radial außerhalb der zweiten Öffnung des Rezirkulationskanals auf einer Oberfläche der Lagerbuchse und/oder des Rotorbauteils Druck erzeugende Rillenstrukturen angeordnet.According to the invention radially outside the second opening of the recirculation passage on a surface of the bearing bush and / or the rotor component Pressure generating groove structures arranged.

Die Rillenstrukturen radial außerhalb der Öffnung des Rezirkulationskanals erzeugen eine Pumpwirkung in Richtung des Lagerinneren, also in Richtung des Rezirkulationskanals. Dadurch erhöht sich das gesamt Druckniveau innerhalb des Lagersystems, was sich positiv auf ein mögliches Ausgasen des Lagerfluids innerhalb des Lagersystems auswirkt. Durch die Rillenstrukturen bzw. Pumpstrukturen wird das Druckniveau an der oberen Öffnung des Rezirkulationskanals und damit auch gleichzeitig an der unteren Öffnung des Rezirkulationskanals im Inneren des Lagersystems im Bereich des Stopperringes erhöht.The groove structures radially outwardly of the opening of the recirculation passage create a pump effect in the direction of the bearing interior, ie in the direction of the recirculation channel. This increases the overall pressure level within the storage system, which has a positive effect on a possible outgassing of the bearing fluid within the storage system. By the groove structures or pumping structures, the pressure level at the upper opening of the recirculation channel and thus simultaneously increased at the lower opening of the recirculation passage in the interior of the bearing system in the region of the stopper ring.

Auch radial innerhalb der Mündung des Rezirkulationskanals sind auf einer Lagerfläche der Lagerbuchse und/oder einer dieser Lagerfläche gegenüber liegenden Lagerfläche des Rotorbauteils Druck erzeugende Lagerrillenstrukturen als Teil des fluiddynamischen Axiallagers ausgebildet.Also are radially within the mouth of the recirculation channel on a bearing surface of the bearing bush and / or one of these Storage area opposite storage area the rotor component pressure generating Lagerrillenstrukturen as part formed of the fluid dynamic thrust bearing.

Die erfindungsgemäßen Rillenstrukturen können Teil der Lagerrillenstrukturen des Axiallagers sein und ineinander übergehen, wobei der Rezirkulationskanal dann innerhalb der Lagerfläche bzw. der Lagerrillenstrukturen des Axiallagers mündet.The groove structures according to the invention can Be part of the bearing groove structures of the thrust bearing and merge into one another, wherein the recirculation passage then within the storage area or the Lagerrillenstrukturen the thrust bearing opens.

Auf einer Lagerfläche der Lagerbuchse und/oder auf einer Lagerfläche der Welle sind ebenfalls Druck erzeugende Lagerrillenstrukturen als Teil des mindestens einen fluiddynamischen Radiallagers ausgebildet. Vorzugsweise umfasst das Lagersystem zwei Radiallager, die in einem gegenseitigen Abstand entlang des axialen Abschnittes des Lagerspaltes angeordnet sind und die jeweils durch Lagerrillenstrukturen gekennzeichnet sind.On a bearing surface of the bearing bush and / or on a bearing surface The shaft are also pressure generating Lagerrillenstrukturen formed as part of the at least one fluid dynamic radial bearing. Preferably, the storage system comprises two radial bearings, which in a mutual distance along the axial portion of the bearing gap are arranged and each characterized by Lagerrillenstrukturen are.

Vorzugsweise ist der Rezirkulationskanal innerhalb der Lagerbuchse angeordnet. Der Rezirkulationskanal kann dabei parallel zur Drehachse verlaufen aber auch schräg in einem Winkel zur Drehachse, wobei die zweite Öffnung einen größeren radialen Abschnitt von der Drehachse aufweist als die erste Öffnung.Preferably the recirculation passage is arranged inside the bearing bush. The recirculation channel can run parallel to the axis of rotation but also obliquely at an angle to the axis of rotation, the second opening a larger radial section from the rotation axis than the first opening.

Der Lagerspalt ist radial außerhalb der Rillenstrukturen durch einen Dichtungsspalt abgedichtet. Der Dichtungsspalt setzt sich am Außenumfang der Lagerbuchse fort und wird durch Oberflächen der Lagerbuchse sowie eine radial nach innen weisende Umfangfläche des Rotorbauteils begrenzt.Of the Bearing gap is radially outside of the groove structures through sealed a sealing gap. The sealing gap settles on the outer circumference of the bushing and is passing through surfaces the bushing and a radially inwardly facing peripheral surface of the rotor component limited.

Das Lagersystem ist Teil eines Spindelmotors mit einem Stator und einem Rotor, der mittels des fluiddynamischen Lagersystems gegenüber dem Stator drehgelagert ist. Der Antrieb des Motors erfolgt durch ein elektromagnetisches Antriebssystem.The Bearing system is part of a spindle motor with a stator and a Rotor, by means of the fluid dynamic bearing system opposite is rotatably mounted on the stator. The motor is driven by an electromagnetic drive system.

Der Spindelmotor kann Teil eines Festplattenlaufwerkes sein, wobei der Motor mindestens eine magnetische Speicherplatte drehend antreibt, und das Festplatten-laufwerk eine Schreib- und Lesevorrichtung zum Schreiben und Lesen von Daten auf oder von der magnetischen Speicherplatte aufweist.Of the Spindle motor may be part of a hard disk drive, wherein the Motor drives at least one magnetic disk rotating, and the hard disk drive a writing and reading device for Write and read data to or from the magnetic disk having.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung.The Invention will be described below with reference to an embodiment explained in more detail with reference to the drawings. From the drawings and their description arise more Features and advantages of the invention.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 zeigt einen Schnitt durch einen Spindelmotor, der ein erfindungsgemäßes Lagersystem umfasst 1 shows a section through a spindle motor comprising a storage system according to the invention

2 zeigt eine Draufsicht auf die Lagerbuchse und deren Axiallagerfläche 2 shows a plan view of the bearing bush and the thrust bearing surface

Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der ErfindungDescription of a preferred Embodiment of the invention

In 1 ist ein Schnitt durch einen Spindelmotor mit einem erfindungsgemäßen fluiddynamischen Lagersystem dargestellt. Der Spindelmotor umfasst eine Basisplatte 40 mit einer zentralen Aussparung, in welcher eine Lagerbuchse 10 des fluiddynamischen Lagersystems angeordnet und befestigt ist. Die Lagerbuchse 10 weist eine axiale Bohrung zur Aufnahme einer Welle 12 auf, wobei zwischen dem Innendurchmesser der Bohrung und dem Außendurchmesser der Welle 12 ein ringförmiger, konzentrischer Lagerspalt 14 verbleibt, der mit einem Lagerfluid, beispielsweise einem Lageröl, gefüllt ist. Die Welle 12 kann frei in der feststehenden Lagerbuchse 10 um eine Drehachse 46 rotieren und bildet zusammen mit dieser ein fluiddynamisches Radiallagersystem aus. Das Radiallagersystem umfasst zwei in einem gegenseitigen axialen Abstand zueinander angeordnete Radiallager 18, 22, die jeweils durch Lagerrillenstrukturen 20, 24 gekennzeichnet sind, die auf der Oberfläche der Lagerbuchse 10 und/oder der Oberfläche der Welle 12 angeordnet sind. An einem in der Lagerbuchse 10 befindlichen Ende der Welle 12 ist ein Stopperring 16 vorgesehen, der einen vergrößerten Außendurchmesser im Vergleich zum Durchmesser der Welle 12 aufweist. Der Stopperring 16 ist in einer Aussparung der Lagerbuchse 10 angeordnet und verhindert eine übermäßige axiale Bewegung der Welle 12 innerhalb der Lagerbuchse 10 und ein „Herausfallen” der Welle aus der Lagerbuchse 10. Eine Abdeckplatte 36 verschließt die dem Stopperring 16 zugewandte Seite des Lagersystems und verhindert, dass Luft in den mit Lagerfluid gefüllten Lagerspalt 14 eindringt oder Lagerfluid austritt.In 1 is a section through a spindle motor with a fluid dynamic bearing system according to the invention shown. The spindle motor comprises a base plate 40 with a central recess in which a bearing bush 10 The fluid dynamic bearing system is arranged and fixed. The bearing bush 10 has an axial bore for receiving a shaft 12 on, between the inner diameter of the bore and the outer diameter of the shaft 12 an annular, concentric bearing gap 14 remains, which is filled with a bearing fluid, such as a bearing oil. The wave 12 can be free in the fixed bearing bush 10 around a rotation axis 46 rotate and forms together with this a fluid dynamic radial bearing system. The radial bearing system comprises two in a mutual axial distance arranged radial bearings 18 . 22 , each through bearing groove structures 20 . 24 are marked on the surface of the bearing bush 10 and / or the surface of the shaft 12 are arranged. At one in the bearing bush 10 located end of the shaft 12 is a stopper ring 16 provided, which has an enlarged outer diameter compared to the diameter of the shaft 12 having. The stopper ring 16 is in a recess of the bearing bush 10 arranged and prevents excessive axial movement of the shaft 12 inside the bearing bush 10 and a "falling out" of the shaft from the bearing bush 10 , A cover plate 36 closes the stopper ring 16 facing side of the bearing system and prevents air in the bearing fluid filled with bearing clearance 14 penetrates or leakage of bearing fluid.

An einem freien Ende der Welle 12 ist ein Rotorbauteil 26 befestigt, welches drehend angetrieben wird. Wird der Spindelmotor beispielsweise zum Antrieb eines Festplattenlaufwerkes verwendet, so sind auf dem Rotorbauteil 26 eine oder mehrere Speicherplatten 48 befestigt, die drehend angetrieben wird.At a free end of the shaft 12 is a rotor component 26 attached, which is driven in rotation. If the spindle motor is used, for example, for driving a hard disk drive, then there are on the rotor component 26 one or more memories plates 48 attached, which is driven in rotation.

Zur Aufnahme von axialen Kräften entlang der Drehachse 46 ist ein fluiddynamisches Axiallager 28 vorgesehen. Das Axiallager 28 wird gebildet durch eine Stirnfläche der Lagerbuchse 10 und eine dieser zugewandten ebenen Fläche der Nabe 26. Eine der Lagerflächen des Axiallagers 28 ist mit Lagerrillenstrukturen 30 versehen, die bei Rotation der Nabe 26 relativ zur Lagerbuchse 10 eine Pumpwirkung auf das zwischen Nabe 26 und Stirnseite der Lagerbuchse 10 befindliche Lagerfluid ausüben, so dass das Axiallager tragfähig wird. Der Lagerspalt 14 ist demnach in einen axialen Abschnitt 14a unterteilt, entlang welchem die Radiallager 18, 22 vorgesehen sind, und einen radialen Abschnitt 14b, in welchem das Axiallager 28 vorgesehen ist. Das offene Ende des Lagerspaltes 14, zwischen Rotorbauteil 26 und Lagerbuchse 10, ist durch einen Dichtungsspalt 38 abgedichtet. Der Dichtungsspalt bildet eine konische Kapillardichtung und wird begrenzt durch eine äußere Umfangsfläche der Lagerbuchse 10 und eine dieser zugewandten inneren Umfangsfläche eines Teiles des Rotorbauteils 26. Der Dichtungsspalt 38 verläuft zunächst senkrecht zur Drehachse 46, macht dann einen Knick und verläuft dann im Wesen parallel zur Drehachse 46. Der Dichtungsspalt ist mit dem Lagerspalt 14 verbunden und anteilig mit Lagerfluid gefüllt. Außerdem wirkt der Dichtungsspalt 38 als Ausgleichsvolumen und Reservoir für das Lagerfluid.For absorbing axial forces along the axis of rotation 46 is a fluid dynamic thrust bearing 28 intended. The thrust bearing 28 is formed by an end face of the bearing bush 10 and one of these facing flat surface of the hub 26 , One of the bearing surfaces of the thrust bearing 28 is with bearing groove structures 30 provided during rotation of the hub 26 relative to the bearing bush 10 a pumping action on the between hub 26 and end face of the bearing bush 10 exercise bearing fluid, so that the thrust bearing is sustainable. The bearing gap 14 is therefore in an axial section 14a divided along which the radial bearings 18 . 22 are provided, and a radial portion 14b in which the thrust bearing 28 is provided. The open end of the bearing gap 14 , between rotor component 26 and bearing bush 10 , is through a sealing gap 38 sealed. The sealing gap forms a conical capillary seal and is bounded by an outer peripheral surface of the bearing bush 10 and one of these facing inner peripheral surface of a part of the rotor component 26 , The sealing gap 38 initially runs perpendicular to the axis of rotation 46 , then makes a kink and then runs in essence parallel to the axis of rotation 46 , The sealing gap is with the bearing gap 14 connected and proportionally filled with bearing fluid. In addition, the sealing gap acts 38 as a compensation volume and reservoir for the bearing fluid.

Das Rotorbauteil 26 ist im Wesentlichen topfförmig ausgebildet, wobei es das Lagersystem teilweise umschließt. Am Außendurchmesser eines hülsenförmigen Ansatzes der Basisplatte 40 ist eine Statoranordnung 22 angeordnet, welche aus einem ferromagnetischen Stator-Blechpaket und aus entsprechend darauf gewickelten Phasenwicklungen besteht. Radial außerhalb der Statoranordnung 42 ist ein Rotormagnet 44 vorgesehen, der an einem inneren Umfang des Rotorbauteils 26 befestigt ist. Dargestellt ist ein Außenläufermotor. Alternativ kann selbstverständlich ein Innenläufermotor Verwendung finden. Es kann vorgesehen sein, dass die Mitte des Rotormagneten 44 in Richtung der Drehachse 46 gesehen, leicht oberhalb der Mitte des Stator-Blechpaketes angeordnet ist. Dadurch ergibt sich eine entgegen dem Axiallager 28 gerichtete magnetische Kraft, welche als Vorspannung für das Axiallager 28 notwendig ist. Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass der Rotormagnet direkt auf ein an der Basisplatte axial gegenüberliegendes ferromagnetisches Bauteil wirkt und dadurch eine Vorspannung für das Axiallager 28 erzeugt wird.The rotor component 26 is essentially cup-shaped, wherein it encloses the storage system partially. At the outer diameter of a sleeve-shaped approach of the base plate 40 is a stator assembly 22 arranged, which consists of a ferromagnetic stator laminated core and wound thereon according to phase windings. Radially outside the stator assembly 42 is a rotor magnet 44 provided on an inner circumference of the rotor component 26 is attached. Shown is an external rotor motor. Alternatively, of course, an internal rotor motor can be used. It can be provided that the center of the rotor magnet 44 in the direction of the axis of rotation 46 seen, slightly above the center of the stator laminated core is arranged. This results in a counter to the thrust bearing 28 directed magnetic force, which as a preload for the thrust bearing 28 necessary is. Alternatively or additionally, provision may be made for the rotor magnet to act directly on a ferromagnetic component which is axially opposite the base plate and thereby provides a preload for the axial bearing 28 is produced.

Um eine Zirkulation des Lagerfluids im Lagerspalt 14 zu ermöglichen, ist in der Lagerbuchse 10 ein Rezirkulationskanal 32 vorgesehen. Der Rezirkulationskanal 32 erstreckt sich im Wesentlichen in axialer Richtung parallel zur Drehachse 46 und verbindet einen an den Außendurchmesser des Stopperrings 16 angrenzenden Abschnitt des Lagerspaltes 14 mit dem radialen Abschnitt 14b des Lagerspaltes radial außerhalb des Axiallagers 28.To a circulation of the bearing fluid in the bearing gap 14 to enable is in the bearing bush 10 a recirculation channel 32 intended. The recirculation channel 32 extends substantially in the axial direction parallel to the axis of rotation 46 and connects one to the outer diameter of the stop ring 16 adjacent section of the bearing gap 14 with the radial section 14b the bearing gap radially outside of the thrust bearing 28 ,

Erfindungsgemäß mündet der Rezirkulationskanal 32 nun etwa auf einem mittleren Durchmesser der Lagerbuchse 10. Radial außerhalb der zweiten Öffnung 32b des Rezirkulationskanals sind erfindungsgemäß Rillenstrukturen 34 angeordnet, die bei Drehung der Welle 12 bzw. der Nabe 26 eine Pumpwirkung radial nach innen in Richtung des Lagerspaltes 14 bzw. der Öffnung 32b des Rezirkulationskanals 32 erzeugen. Durch die Pumpwirkung auf das Lagerfluid wird das Druckniveau im Bereich der Öffnung 32b des Rezirkulationskanals 32 angehoben, so dass im Rezirkulationskanal und somit auch an der ersten Öffnung 32a ein Druck herrscht, der größer ist als der Umgebungsdruck, wie er beispielsweise im Dichtungsbereich 38 herrscht. Radial innerhalb des Rezirkulationskanals 32 wirkt dann das Axiallager 28 mit Lagerstrukturen 30, welches wiederum eine Pumpwirkung in Richtung des Lagerinneren, also des axialen Abschnittes 14a des Lagerspaltes erzeugt und das Druckniveau im Lager weiter anhebt.According to the invention, the recirculation channel opens 32 now about on a mean diameter of the bearing bush 10 , Radially outside the second opening 32b the recirculation channel according to the invention groove structures 34 arranged during rotation of the shaft 12 or the hub 26 a pumping action radially inward in the direction of the bearing gap 14 or the opening 32b of the recirculation channel 32 produce. By the pumping action on the bearing fluid, the pressure level in the region of the opening 32b of the recirculation channel 32 raised so that in the recirculation channel and thus also at the first opening 32a There is a pressure that is greater than the ambient pressure, such as in the sealing area 38 prevails. Radial within the recirculation channel 32 then acts the thrust bearing 28 with storage structures 30 , which in turn a pumping action in the direction of the bearing interior, ie the axial section 14a generates the bearing gap and further raises the pressure level in the camp.

2 zeigt die oben beschriebenen Einzelheiten im Detail. Die Lagerfläche der Lagerbuchse 10 umfasst Lagerrillenstrukturen 30 des Axiallagers sowie die radial außerhalb davon angeordneten, zusätzliche Rillenstrukturen 34. Der Rezirkulationskanal mündet mit seiner zweiten Öffnung 32b etwas zwischen den Lagerrillenstrukturen 30 und den zusätzlichen Rillenstrukturen 34. 2 shows the details described above in detail. The bearing surface of the bearing bush 10 includes bearing groove structures 30 the thrust bearing and the radially outwardly arranged, additional groove structures 34 , The recirculation channel opens with its second opening 32b something between the bearing groove structures 30 and the additional groove structures 34 ,

1010
Lagerbuchsebearing bush
1212
Wellewave
1414
Lagerspaltbearing gap
14a14a
axialer Abschnittaxial section
14b14b
radialer Abschnittradial section
1616
Stopperringstopper ring
1818
Radiallagerradial bearings
2020
LagerrillenstrukturenBearing groove structures
2222
Radiallagerradial bearings
2424
LagerrillenstrukturenBearing groove structures
2626
Rotorbauteilrotor component
2828
Axiallagerthrust
3030
LagerrillenstrukturenBearing groove structures
3232
Rezirkulationskanalrecirculation
32a32a
erste Öffnungfirst opening
32b32b
zweite Öffnungsecond opening
3434
Rillenstrukturengroove structures
3636
Abdeckplattecover
3838
Dichtungsspaltseal gap
4040
Basisplattebaseplate
4242
Statoranordnungstator
4444
Rotormagnetrotor magnet
4646
Drehachseaxis of rotation
4848
Speicherplattedisk

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  • - US 7290934 B2 [0005] - US 7290934 B2 [0005]

Claims (12)

Fluiddynamisches Lagersystem, welches umfasst: eine Lagerbuchse (10), eine drehbar in einer Lagerbohrung der Lagerbuchse gelagerte Welle (12), ein mit der Welle (12) verbundenes Rotorbauteil (26), einen Lagerspalt (14) gefüllt mit einem Lagerfluid, mit einem axialen Abschnitt (14a) zwischen einander gegenüberliegenden Oberflächen der Welle (12) und der Lagerbuchse (10), und einem radialen Abschnitt (14b) zwischen einander gegenüberliegenden Oberflächen der Lagerbuchse (10) und des Rotorbauteils (26), mindestens ein fluiddynamisches Radiallager (18, 22) im Bereich des axialen Abschnitts (14a) des Lagerspalts (14) gebildet durch einander zugeordnete Lagerflächen der Welle (10) und der Lagerbuchse (12), ein fluiddynamisches Axiallager (28) im Bereich des radialen Abschnitts (14b) des Lagerspalts (14) gebildet durch einander zugeordnete Lagerflächen der Lagerbuchse (10) und des Rotorbauteils (26), einem an einem Ende der Welle (12) angeordneten Stopperring (18) als Sicherung für die Welle, und einem Rezirkulationskanal (32), der eine erste Öffnung (32a) in einem an den Stopperring (18) angrenzenden Abschnitt des Lagerspalts (14) und eine zweite Öffnung (32b) im radialen Abschnitt (14b) des Lagerspalts aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass radial außerhalb der zweiten Öffnung (32b) des Rezirkulationskanals (32) auf einer Oberfläche der Lagerbuchse (10) und/oder des Rotorbauteils (26) Druck erzeugende Rillenstrukturen (34) angeordnet sind.Fluid dynamic bearing system, comprising: a bearing bush ( 10 ), a rotatably mounted in a bearing bore of the bearing bush shaft ( 12 ), one with the wave ( 12 ) connected rotor component ( 26 ), a bearing gap ( 14 ) filled with a bearing fluid, with an axial section ( 14a ) between opposing surfaces of the shaft ( 12 ) and the bearing bush ( 10 ), and a radial section ( 14b ) between opposing surfaces of the bushing ( 10 ) and the rotor component ( 26 ), at least one fluid dynamic radial bearing ( 18 . 22 ) in the region of the axial section ( 14a ) of the storage gap ( 14 ) formed by mutually associated bearing surfaces of the shaft ( 10 ) and the bearing bush ( 12 ), a fluid dynamic thrust bearing ( 28 ) in the region of the radial section ( 14b ) of the storage gap ( 14 ) formed by mutually associated bearing surfaces of the bearing bush ( 10 ) and the rotor component ( 26 ), one at one end of the shaft ( 12 ) arranged stopper ring ( 18 ) as a fuse for the shaft, and a recirculation channel ( 32 ), which has a first opening ( 32a ) in one to the stopper ring ( 18 ) adjacent section of the storage gap ( 14 ) and a second opening ( 32b ) in the radial section ( 14b ) of the bearing gap, characterized in that radially outside the second opening ( 32b ) of the recirculation channel ( 32 ) on a surface of the bearing bush ( 10 ) and / or the rotor component ( 26 ) Pressure generating groove structures ( 34 ) are arranged. Fluiddynamisches Lagersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Lagerfläche der Lagerbuchse (10) und/oder einer dieser Lagerfläche gegenüber liegenden Lagerfläche des Rotorbauteils (26) Druck erzeugende Lagerrillenstrukturen (30) als Teil des fluiddynamischen Axiallagers (28) ausgebildet sind.Fluid dynamic bearing system according to claim 1, characterized in that on a bearing surface of the bearing bush ( 10 ) and / or one of these bearing surface opposite bearing surface of the rotor component ( 26 ) Pressure producing bearing groove structures ( 30 ) as part of the fluid dynamic thrust bearing ( 28 ) are formed. Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillenstrukturen (34) ein Teil der Lagerrillenstrukturen (30) des Axiallagers (28) sind und der Rezirkulationskanal (32) innerhalb der Lagerfläche des Axiallagers mündet.Fluid dynamic bearing system according to one of claims 1 or 2, characterized in that the groove structures ( 34 ) a part of the bearing groove structures ( 30 ) of the thrust bearing ( 28 ) and the recirculation channel ( 32 ) opens within the bearing surface of the thrust bearing. Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Lagerfläche der Lagerbuchse (10) und/oder auf einer Lagerfläche der Welle (12) Druck erzeugende Lagerrillenstrukturen (20, 24) ausgebildet sind als Teil des mindestens einen fluiddynamischen Radiallagers (18, 22).Fluid dynamic bearing system according to one of claims 1 to 3, characterized in that on a bearing surface of the bearing bush ( 10 ) and / or on a bearing surface of the shaft ( 12 ) Pressure producing bearing groove structures ( 20 . 24 ) are formed as part of the at least one fluid dynamic radial bearing ( 18 . 22 ). Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Radiallager (18, 22) entlang des axialen Abschnitts (14a) des Lagerspalts angeordnet sind, die jeweils durch Lagerrillenstrukturen (20, 24) gekennzeichnet sind.Fluid dynamic bearing system according to one of claims 1 to 4, characterized in that two radial bearings ( 18 . 22 ) along the axial section ( 14a ) are arranged of the bearing gap, each by Lagerrillenstrukturen ( 20 . 24 ) Marked are. Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rezirkulationskanal (32) den an den Stopperring (18) angrenzenden Abschnitt des Lagerspalts (14) mit dem radial verlaufenden Abschnitt (14b) des Lagerspalts direkt miteinander verbindet.Fluid dynamic bearing system according to one of claims 1 to 5, characterized in that the recirculation channel ( 32 ) to the stopper ring ( 18 ) adjacent section of the storage gap ( 14 ) with the radially extending portion ( 14b ) of the storage gap connects directly to each other. Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Rezirkulationskanal (32) in der Lagerbuchse angeordnet ist.Fluid dynamic bearing system according to one of claims 1 to 6, characterized in that the recirculation channel ( 32 ) is arranged in the bearing bush. Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Rezirkulationskanal (32) parallel zur Drehachse (46) des Lagers verläuft.Fluid dynamic bearing system according to one of claims 1 to 7, characterized in that the recirculation channel ( 32 ) parallel to the axis of rotation ( 46 ) of the warehouse runs. Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Rezirkulationskanal (32) schräg zur Drehachse (46) verläuft, wobei dessen zweite Öffnung einen größeren radialen Abstand von der Drehachse aufweist als dessen erste Öffnung.Fluid dynamic bearing system according to one of claims 1 to 7, characterized in that the recirculation channel ( 32 ) obliquely to the axis of rotation ( 46 ), wherein the second opening has a greater radial distance from the axis of rotation than the first opening thereof. Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerspalt (14) radial außerhalb der Rillenstrukturen (34) durch einen Dichtungsspalt (38) abgedichtet ist, der sich am Außenumfang der Lagerbuchse (10) fortsetzt und durch Oberflächen der Lagerbuchse (10) sowie eine radial nach innen weisende Umfangsfläche des Rotorbauteils (26) begrenzt ist.Fluid dynamic bearing system according to one of claims 1 to 9, characterized in that the bearing gap ( 14 ) radially outside the groove structures ( 34 ) through a sealing gap ( 38 ), which is located on the outer circumference of the bearing bush ( 10 ) and by surfaces of the bearing bush ( 10 ) and a radially inwardly facing peripheral surface of the rotor component ( 26 ) is limited. Spindelmotor mit einem Stator (10, 40) und einem Rotor (12, 26), der mittels des fluiddynamischen Lagersystems gemäß den Ansprüchen 1 bis 10 gegenüber dem Stator drehgelagert ist, und einem elektromagnetischen Antriebssystem (42, 44) zum Antrieb des Rotors.Spindle motor with a stator ( 10 . 40 ) and a rotor ( 12 . 26 ), which is rotatably mounted relative to the stator by means of the fluid dynamic bearing system according to claims 1 to 10, and an electromagnetic drive system ( 42 . 44 ) for driving the rotor. Festplattenlaufwerk mit einem Spindelmotor gemäß Anspruch 11 zum Drehantrieb von mindestens einer magnetischen Speicherplatte (48), sowie einer Schreib- und Lesevorrichtung zum Schreiben und Lesen von Daten auf oder von der magnetischen Speicherplatte.Hard disk drive with a spindle motor according to claim 11 for the rotary drive of at least one magnetic storage disk ( 48 ), and a writing and reading apparatus for writing and reading data on or from the magnetic disk.
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