DE102009054066A1 - Fluid dynamic bearing system for spindle motor for driving storage disk of hard disk drive, has axial bearing formed by front bearing surface of bearing sleeve and hub, and reducing unit reducing amount of fluid that flows through duct - Google Patents

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Andreas Kull
Elmar Mattes
Tobias Imberger
Martin Arnold
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Minebea Co Ltd
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Minebea Co Ltd
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Abstract

The system has a shaft (12) mounted in a bearing bore of a bearing sleeve (10), and a bearing gap (16) filled with bearing fluid e.g. bearing oil. Fluid dynamic radial bearings (20, 22) are formed by bearing surfaces of the shaft and the bearing sleeve, where the bearing surfaces of the shaft are attached with each other. A fluid dynamic axial bearing (26) is formed by a front bearing surface of the bearing sleeve and a rotor component i.e. hub (34), or a pressure plate and a recirculation duct (28). A reducing unit reduces amount of bearing fluid that flows through the recirculation duct.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft ein fluiddynamisches Lagersystem, welches mindestens ein Radiallager und mindestens ein Axiallager umfasst, nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Derartige fluiddynamische Lager werden zur Drehlagerung von Motoren, beispielsweise von Spindelmotoren eingesetzt, die wiederum zum Antrieb von Speicherplattenlaufwerken, Lüftern oder ähnlichem dienen.The invention relates to a fluid-dynamic bearing system which comprises at least one radial bearing and at least one thrust bearing, according to the features of the preamble of claim 1. Such fluid-dynamic bearings are used for the rotary mounting of motors, for example spindle motors, which in turn drive disk drives, fans or the like serve.

Stand der TechnikState of the art

Fluiddynamische Lager, wie sie in Spindelmotoren eingesetzt werden, umfassen in der Regel mindestens zwei relativ zueinander drehbare Lagerbauteile, die zwischen einander zugeordneten Lagerflächen einen mit einem Lagerfluid, z. B. Luft oder Lageröl, gefüllten Lagerspalt ausbilden. Es sind Radiallager sowie Axiallager vorgesehen, die in bekannter Weise den Lagerflächen zugeordnete und auf das Lagerfluid wirkende Oberflächenstrukturen aufweisen. Diese Oberflächenstrukturen sind in Form von Vertiefungen oder Erhebungen üblicherweise auf einzelne oder beide der einander gegenüber liegenden Lagerflächen aufgebracht. Die Oberflächenstrukturen dienen als Lager- und/oder Pumpstrukturen, die bei relativer Drehung der Lagerbauteile innerhalb des Lagerspalts einen hydrodynamischen Druck erzeugen. Bei Radiallagern werden beispielsweise sinusförmige, parabelförmige oder fischgrätartige rillenförmige Oberflächenstrukturen verwendet, die senkrecht zur Rotationsachse der Lagerbauteile über den Umfang von mindestens einem Lagerbauteil verteilt angeordnet sind. Bei Axiallagern werden beispielsweise spiralrillenförmige Oberflächenstrukturen verwendet, die meist senkrecht um eine Rotationsachse angeordnet werden.Fluid dynamic bearings, as used in spindle motors, usually comprise at least two relatively rotatable bearing components, the bearing surfaces between one associated with a bearing fluid, for. B. air or bearing oil, filled bearing gap form. There are provided radial bearings and thrust bearings, which have in a known manner the bearing surfaces associated and acting on the bearing fluid surface structures. These surface structures are usually applied in the form of depressions or elevations on one or both of the opposing bearing surfaces. The surface structures serve as storage and / or pumping structures, which generate a hydrodynamic pressure with relative rotation of the bearing components within the bearing gap. In radial bearings, for example, sinusoidal, parabolic or herringbone groove-like surface structures are used, which are arranged distributed perpendicular to the axis of rotation of the bearing components over the circumference of at least one bearing component. Axial bearings, for example, spiral groove-shaped surface structures are used, which are usually arranged perpendicular to a rotation axis.

Bei einem fluiddynamischen Lager eines Spindelmotors zum Antrieb von Festplattenlaufwerken gemäß einer bekannten Bauart ist eine Welle in einer Lagerbohrung einer Lagerbuchse drehbar gelagert. Der Durchmesser der Bohrung ist geringfügig größer als der Durchmesser der Welle, so dass zwischen den Oberflächen der Lagerbuchse und der Welle ein mit einem Lagerfluid gefüllter Lagerspalt verbleibt. Die einander zugewandten Oberflächen der Welle und/oder der Lagerbuchse weisen Druck erzeugende Lagerstrukturen auf, als Teil von mindestens einem fluiddynamischen Radiallager. Ein freies Ende der Welle ist mit einer Nabe verbunden, die eine untere, ebene Fläche aufweist, die zusammen mit einer Stirnfläche der Lagerbuchse ein fluiddynamisches Axiallager ausbildet. Hierzu ist eine der einander zugewandten Oberflächen der Nabe oder der Lagerbuchse mit Druck erzeugenden Lagerstrukturen versehen. Ein Rezirkulationskanal, der innerhalb der Lagerbuchse angeordnet ist und voneinander entfernte Enden des Lagerspalts miteinander verbindet, ermöglicht eine Zirkulation des Lagerfluids im Lagerspalt.In a fluid dynamic bearing of a spindle motor for driving hard disk drives according to a known type, a shaft is rotatably mounted in a bearing bore of a bearing bush. The diameter of the bore is slightly larger than the diameter of the shaft, so that between the surfaces of the bearing bush and the shaft remains filled with a bearing fluid bearing gap. The mutually facing surfaces of the shaft and / or the bearing bush have pressure-generating bearing structures, as part of at least one fluid dynamic radial bearing. A free end of the shaft is connected to a hub having a lower, planar surface which forms a fluid dynamic thrust bearing together with an end face of the bearing bush. For this purpose, one of the mutually facing surfaces of the hub or the bearing bush is provided with pressure-generating bearing structures. A recirculation channel, which is arranged within the bearing bush and connects mutually remote ends of the bearing gap with each other, allows circulation of the bearing fluid in the bearing gap.

Ein weiteres Lagerdesign weist eine stehende Welle auf, die mit der Basisplatte direkt oder mittels einer Axiallagerscheibe verbunden ist. Der die Festplatten tragende Rotor ist mit der Lagerbuchse dabei verdrehfest verbunden. Im Gegensatz zum oben beschriebenen Design mit drehender Welle, ist bei diesem Lagerdesign das Axiallager durch einander gegenüberliegenden Flächen von Lagerbuchse und Grundplatte oder von Lagerbuchse und in der Grundplatte eingelassener Druckplatte gebildet.Another bearing design has a standing shaft, which is connected to the base plate directly or by means of a thrust washer. The rotor carrying the hard disks is rotationally connected to the bearing bush. In contrast to the rotating shaft design described above, in this bearing design, the thrust bearing is formed by opposing surfaces of the bearing bush and the base plate or the bearing bush and the pressure plate embedded in the base plate.

Das Lagerfluid strömt durch die Pumpwirkung der Radiallager und des Axiallagers durch den Lagerspalt und den Rezirkulationskanal. Dort wo der Rezirkulationskanal im Bereich des Axiallagers in den Lagerspalt mündet, strömt das Lagerfluid aus und prallt auf die untere Fläche des Rotorbauteils. Diese Krafteinwirkung auf das Rotorbauteil führt zu einer leichten axialen Auslenkung des Rotorbauteils. Es hat sich herausgestellt, dass diese einseitige Anströmung des Rotorbauteils einen nicht unerheblichen Einfluss auf den nicht wiederholbaren axialen Schlag (NRRO) des Rotorbauteils hat. Da an die Motoren und somit auch an die Lager immer höhere Anforderungen gestellt werden, ist es notwendig, den Schlag so gering wie möglich zu halten bzw. die Schockfestigkeit zu verbessern.The bearing fluid flows through the pumping action of the radial bearings and the thrust bearing through the bearing gap and the recirculation channel. Where the recirculation channel opens into the bearing gap in the region of the axial bearing, the bearing fluid flows out and impinges on the lower surface of the rotor component. This force on the rotor component leads to a slight axial deflection of the rotor component. It has been found that this one-sided flow of the rotor component has a not inconsiderable influence on the non-repeatable axial impact (NRRO) of the rotor component. Since ever higher demands are placed on the motors and therefore also on the bearings, it is necessary to keep the impact as low as possible or to improve the shock resistance.

Insbesondere für den Einsatz in Antrieben von Festplattenlaufwerken, speziell für mobile Anwendungen, müssen fluiddynamische Lagersysteme eine hohe Schockfestigkeit und Laufruhe aufweisen, um die immer strenger werdenden Spezifikationen der Festplattenhersteller zu erfüllen.In particular, for use in drives of hard disk drives, especially for mobile applications, fluid dynamic storage systems must have a high shock resistance and smoothness, in order to meet the ever stricter specifications of the hard disk manufacturer.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es ein fluiddynamisches Lagersystem der eingangs genannten Art anzugeben, das im Vergleich zu bekannten Lagersystemen einen verringerten nicht wiederholbaren axialen Schlag aufweist.The object of the invention is to provide a fluid dynamic bearing system of the type mentioned, which has a reduced non-repeatable axial shock compared to known storage systems.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Lagersystem gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a storage system according to the features of claim 1.

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

Das fluiddynamische Lagersystem umfasst eine Lagerbuchse, eine drehbar in einer Lagerbohrung der Lagerbuchse gelagerte Welle, sowie ein Rotorbauteil. Die Lagerbauteile sind durch einen Lagerspalt voneinander getrennt, der mit einem Lagerfluid gefüllt ist. Das Lager umfasst mindestens ein fluiddynamisches Radiallager, gebildet durch einander zugeordnete Lagerflächen der Welle und der Lagerbuchse und mindestens ein fluiddynamisches Axiallager, gebildet durch einander zugeordnete Lagerflächen der Lagerbuchse und des Rotorbauteils oder der Lagerbuchse und einer Grund- oder Druckplatte. Erfindungsgemäß sind Mittel zur Reduzierung der durch den Rezirkulationskanal fließenden Menge an Lagerfluid vorhanden.The fluid dynamic bearing system comprises a bearing bush, a rotatably mounted in a bearing bore of the bearing bush shaft, and a Rotor component. The bearing components are separated by a bearing gap, which is filled with a bearing fluid. The bearing comprises at least one fluid dynamic radial bearing, formed by mutually associated bearing surfaces of the shaft and the bearing bush and at least one fluid dynamic thrust bearing, formed by mutually associated bearing surfaces of the bearing bush and the rotor component or the bearing bush and a base or pressure plate. According to the invention, means are provided for reducing the amount of bearing fluid flowing through the recirculation passage.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung besteht das Lagersystem aus zwei unterschiedlich großen Radiallagern und einer Axiallageranordnung.In an advantageous embodiment, the storage system consists of two different sized radial bearings and a thrust bearing assembly.

Um eine gute fluiddynamische Lagerung zu erzielen, bedarf es einer Zirkulation des Lagerfluids im Lagerspalt. Beide Radiallager erzeugen aufgrund ihrer Lagerstruktur eine Pumpwirkung, wobei das erste, obere Radiallager das Lagerfluid nach unten in Richtung des zweiten Radiallagers pumpt. Das zweite, kleinere Radiallager ist in der Regel symmetrisch ausgelegt, d. h. es erzeugt von sich aus keinen Fluss. Durch die Pumpwirkung insbesondere des oberen Radiallagers und die Pumpwirkung des Axiallagers kommt es zu einer Zirkulation des Lagerfluids im Lagerspalt und im angeschlossenen Rezirkulationskanal. Die Zirkulation des Lagerfluids erfolgt unabhängig vom Design immer durch den Rezirkulationskanal in Richtung Axiallager.In order to achieve a good fluid dynamic storage, it requires a circulation of the bearing fluid in the bearing gap. Both radial bearings generate a pumping action due to their bearing structure, with the first, upper radial bearing pumping the bearing fluid downwards in the direction of the second radial bearing. The second, smaller radial bearing is usually designed symmetrically, d. H. it does not generate any flow by itself. Due to the pumping action, in particular of the upper radial bearing and the pumping action of the axial bearing, there is a circulation of the bearing fluid in the bearing gap and in the connected recirculation channel. The circulation of the bearing fluid is always independent of the design through the recirculation channel in the direction of thrust bearing.

Ausführungsformen mit einem kleineren Radiallagerspalt haben aufgrund des reduzierten Fluidstroms im Lagerspalt einen höheren Strömungswiderstand. Dadurch werden Turbulenzen im Axiallagerspalt aufgrund des aus dem Rezirkulationskanal austretenden Lagerfluids ebenfalls reduziert.Embodiments with a smaller radial bearing gap have a higher flow resistance due to the reduced fluid flow in the bearing gap. As a result, turbulences in the axial bearing gap are also reduced due to the bearing fluid emerging from the recirculation channel.

Bei Motoren, die zur Verringerung der Lagerreibung einen größeren Radiallagerspalt haben, ist der Strömungswiderstand im Lagerspalt deutlich geringer und es erhöht sich die durch den Rezirkulationskanal strömende Menge an Lagerfluid. Aus diesem Grund wird ein Strömungswiderstand außerhalb des Lagerspaltes wie z. B. im Bereich des Rezirkulationskanals angeordnet. Bedingt durch die Lage und den Querschnitt des Rezirkulationskanals kann der Fluidstrom reguliert und somit der durch die Turbulenzen im Axiallagerspalt erhöhte nicht wiederholbare Schlag reduziert werden.For engines that have a larger radial bearing clearance to reduce bearing friction, the flow resistance in the bearing gap is significantly lower and it increases the amount of bearing fluid flowing through the recirculation passage. For this reason, a flow resistance outside of the bearing gap such. B. arranged in the region of the recirculation channel. Due to the location and cross-section of the recirculation passage, the fluid flow can be regulated and thus the non-repeatable impact increased by the turbulence in the thrust bearing clearance can be reduced.

In einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist der Rezirkulationskanal schräg zur Rotationsachse in der Lagerbuchse angeordnet und weist bei einem Lagerdesign mit drehender Welle einen runden Querschnitt mit einem Durchmesser von weniger als 0,4 mm auf und bei einem Lagerdesign mit stehender Welle einen runden Querschnitt mit einem Durchmesser von weniger als 0,5 mm auf. Die Querschnittsfläche ist damit kleiner als π·0,04 mm2, bzw. π·0,0625 mm2. Bei dieser Ausführungsform endet der Rezirkulationskanal nicht direkt im Bereich des Freiraumes zur Aufnahme des Stopperrings, sondern in einem radial außerhalb des Freiraumes angeordneten Spalt, der zwischen der Stirnseite der Lagerbuchse und dem Außenrand der Abdeckung gebildet wird.In a first embodiment of the invention, the recirculation channel is arranged obliquely to the axis of rotation in the bearing bush and has a circular cross section with a diameter of less than 0.4 mm in a bearing design with rotating shaft and a circular cross section with a bearing design with a standing wave Diameter of less than 0.5 mm. The cross-sectional area is thus smaller than π · 0.04 mm 2 , or π · 0.0625 mm 2 . In this embodiment, the recirculation passage does not end directly in the region of the free space for receiving the stop locking, but in a radially outwardly of the free space arranged gap which is formed between the end face of the bearing bush and the outer edge of the cover.

Dieser Spalt ist relativ eng und dient für das Lagerfluid als eine Art Widerstand, der zu einer Verringerung der Durchflussmenge an Lagerfluid im Rezirkulationskanal führt. Durch diese Ausgestaltung wird der Fluidstrom, der gegen die Unterseite des Rotorbauteils, bzw. gegen die Oberseite der Grundplatte oder der Druckplatte trifft, wesentlich reduziert. Dadurch verringern sich die Turbulenzen im Axiallagerspalt und somit der axiale nicht wiederholbare Schlag.This gap is relatively narrow and serves as a kind of resistance for the bearing fluid, which leads to a reduction in the flow rate of bearing fluid in the recirculation channel. As a result of this configuration, the fluid flow which strikes against the underside of the rotor component or against the upper side of the base plate or the pressure plate is substantially reduced. This reduces the turbulence in the thrust bearing gap and thus the axial non-repeatable impact.

Eine andere Möglichkeit, den Durchfluss des Lagerfluids durch den Rezirkulationskanal zu verringern, besteht in der Reduzierung des Querschnittes des Rezirkulationskanals. Dies ist jedoch fertigungstechnisch sehr schwierig, da eine exakte Bohrung mit Durchmessern von weniger als 0,4 mm, bzw. 0,5 mm auf die erforderliche Länge schwer herzustellen ist.Another way to reduce the flow of the bearing fluid through the recirculation passage is to reduce the cross-section of the recirculation passage. However, this is very difficult to manufacture, since an exact bore with diameters of less than 0.4 mm, or 0.5 mm to the required length is difficult to produce.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird eine Reduzierung des Querschnittes des Rezirkulationskanals durch einen in den Kanal eingepressten Stift erreicht.According to a preferred embodiment of the invention, a reduction of the cross section of the recirculation channel is achieved by a pin pressed into the channel.

Dieser Stift kann in verschiedenen Ausführungsformen eingesetzt werden.This pin can be used in various embodiments.

In einer bevorzugten Ausgestaltungsform hat der Stift eine runde und eine abgeflachte Seite und einen kleineren Querschnitt als der des Rezirkulationskanals. Durch den Einsatz eines Stiftes verringert sich der Durchfluss an Lagerfluid im Rezirkulationskanal – Turbulenzen werden im Bereich des oberen Axiallagers reduziert – der nichtwiederholbare axiale Schlag verringert sich.In a preferred embodiment, the pin has a round and a flattened side and a smaller cross-section than that of the recirculation channel. The use of a pin reduces the flow of bearing fluid in the recirculation channel - turbulence is reduced in the area of the upper thrust bearing - the non-repeatable axial impact is reduced.

Ebenso ist es möglich, einen Stift mit einer dreieckigen, viereckigen, ovalen oder jeder beliebigen anderen Querschnittsform einzusetzen. Alle Formen bewirken eine Reduzierung des Querschnitts des Rezirkulationskanals und setzen dem Lagerfluid einen Strömungs-Widerstand entgegen.It is also possible to use a pin with a triangular, quadrangular, oval or any other cross-sectional shape. All shapes cause a reduction in the cross-section of the recirculation channel and counteract flow resistance to the bearing fluid.

In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist der Stift als durchgängiges Einlegeteil oder als Hülse ausgebildet, wobei er an der Außenwand des Rezirkulationskanals anliegt. Vorteilhaft kann sich dabei eine besondere Wandungsausbildung des Stiftes auswirken, um Einfluss auf den Lagerfluidstrom zu nehmen. Dies kann z. B. eine Wandungsform mit einem Rändelrand oder einer Gewindeform sein.In a further embodiment of the invention, the pin is formed as a continuous insert or as a sleeve, wherein it rests against the outer wall of the recirculation channel. Advantageously, a special wall formation of the pin can have an effect on the bearing fluid flow. This can be z. B. be a wall form with a knurled edge or a thread form.

In einer dritten Ausgestaltung der Erfindung ist der Stift als kurzes, flaches Einlegeteil ausgebildet, wobei er im Bereich mindestens einer Öffnung des Rezirkulationskanals angeordnet ist. Der Stift ist dabei nicht durch den ganzen Rezirkulationskanal durchgängig, sondern reduziert den Querschnitt des Kanals nur an den jeweiligen Enden. Hierbei kann der Stift jede beliebige Form mit einem gegenüber dem Rezirkulationskanal verringerten Querschnitt ausbilden. In a third embodiment of the invention, the pin is designed as a short, flat insert, wherein it is arranged in the region of at least one opening of the recirculation channel. The pin is not continuous throughout the recirculation channel, but reduces the cross section of the channel only at the respective ends. In this case, the pin can form any shape with a reduced cross-section relative to the recirculation channel.

In einer vierten Ausgestaltung der Erfindung ist der Rezirkulationskanal in einen Hauptkanal und mindestens einen mit diesem verbundenen und vorzugsweise parallel verlaufenden Nebenkanal aufgeteilt. Der Hauptkanal erstreckt sich über die gesamte Länge des Rezirkulationskanals, wobei sich der Nebenkanal wenigstens über einen Teil der Länge des Rezirkulationskanals erstreckt.In a fourth embodiment of the invention, the recirculation channel is divided into a main channel and at least one associated with this and preferably parallel side channel. The main channel extends over the entire length of the recirculation channel, wherein the secondary channel extends over at least part of the length of the recirculation channel.

Hauptkanal und Nebenkanal sind entlang ihrer Längserstreckung durch eine Öffnung miteinander verbunden. Die Öffnung bildet die Schnittfläche der beiden Querschnittsflächen des Hauptkanals und des Nebenkanals. Vorzugsweise weist der Hauptkanal eine runde Querschnittsfläche a1 auf, während der Nebenkanal vorzugsweise eine runde (ovale) oder mehreckige Querschnittsfläche a2 aufweisen kann. Die Breite der Öffnung zwischen dem Hauptkanal und dem Nebenkanal, also die Ausdehnung der Öffnung senkrecht zur Längsachse der Kanäle, ist im Vergleich zum Gesamtumfang des Hauptkanals vorzugsweise gering, so dass große Luftblasen aufgrund von Kapillarkräften nicht in die Querschnittsfläche a2 des Nebenkanals gelangen und ein Fluidstrom weiter gewährleistet bleibt. Die Breite der Öffnung beträgt vorzugsweise zwischen 5% und 30% der Umfangslänge des Hauptkanals.Main channel and secondary channel are connected along their longitudinal extent by an opening. The opening forms the sectional area of the two cross-sectional areas of the main channel and the secondary channel. Preferably, the main channel has a round cross-sectional area a1, while the secondary channel may preferably have a round (oval) or polygonal cross-sectional area a2. The width of the opening between the main channel and the secondary channel, ie the extent of the opening perpendicular to the longitudinal axis of the channels is preferably small compared to the total circumference of the main channel, so that large air bubbles due to capillary forces do not enter the cross-sectional area a2 of the secondary channel and a fluid flow remains guaranteed. The width of the opening is preferably between 5% and 30% of the circumferential length of the main channel.

Es ist somit erfindungsgemäß ein Rezirkulationskanal mit einem „Kanal im Kanal” vorgesehen, wobei sich Luftblasen entgegen der Strömungsrichtung des Lagerfluids fort bewegen können, was bei einem herkömmlichen Rezirkulationskanal nicht möglich war. Das wird dadurch erreicht, dass der Kanalquerschnitt aus zwei miteinander verbundenen Querschnittsflächen a1 und a2 besteht. In der ersten Querschnittsfläche a1 des Hauptkanals wird sich die Luftblase bewegen und in der zweiten Querschnittsfläche a2 des Nebenkanals das Lagerfluid, wobei das Lagerfluid die Möglichkeit hat, eine eventuell im ersten Querschnitt vorhandene Luftblase zu umströmen. Das Umströmen der Luftblase über den zweiten Querschnitt a2 führt dazu, dass sich die Luftblase auch entgegen der Strömungsrichtung des Lagerfluids bewegen kann. Die Luftblase kann sich dadurch aktiv in Richtung des geringeren Druckes im Lagerspalt bewegen und aus dem Lagerspalt entweichen. Die Luftblase wird nicht mehr, wie bisher, zwangsweise mit dem Strom des Lagerfluids mitgeführt.It is thus provided according to the invention a recirculation channel with a "channel in the channel", wherein air bubbles can move against the flow direction of the bearing fluid, which was not possible in a conventional recirculation channel. This is achieved in that the channel cross-section consists of two interconnected cross-sectional areas a1 and a2. In the first cross-sectional area a1 of the main channel, the air bubble will move and in the second cross-sectional area a2 of the secondary channel, the bearing fluid, wherein the bearing fluid has the ability to flow around any existing in the first cross-section air bubble. The flow around the air bubble over the second cross section a2 causes the air bubble can also move counter to the flow direction of the bearing fluid. As a result, the air bubble can actively move in the direction of the lower pressure in the bearing gap and escape from the bearing gap. The air bubble is no longer, as before, forcibly carried along with the flow of the bearing fluid.

Bevorzugt besteht das Einlegeteil aus einem Polymer und wird in einem Extrudierprozess oder durch Strangpressen erzeugt. Dadurch können Hauptkanal und Nebenkanal auch in kleinsten Abmessungen im Submillimeter Bereich kostengünstig gefertigt werden.The insert preferably consists of a polymer and is produced in an extrusion process or by extrusion. As a result, the main channel and secondary channel can be manufactured inexpensively even in the smallest dimensions in the submillimeter range.

Alternativ besteht das Einlegeteil aus einem Metall. Erfindungsgemäß wird das metallische Einlegeteil aus einem Blechstreifen gefertigt, welcher derart in eine runde Form gebogen wird, dass er im Querschnitt C-förmig ist. Setzt man dieses Einlegeteil nun in die Öffnung ein, so wird der Hauptkanal durch die innere zentrische Aussparung der C-Form gebildet und der Nebenkanal wird einerseits begrenzt durch die Wandung der Öffnung des Lagerbauteils und andererseits durch die Stirnflächen der beiden Enden der C-Form.Alternatively, the insert consists of a metal. According to the invention the metallic insert is made of a metal strip which is bent in such a round shape that it is C-shaped in cross section. Inserting this insert now in the opening, the main channel is formed by the inner central recess of the C-shape and the secondary channel is bounded on the one hand by the wall of the opening of the bearing component and on the other hand by the end faces of the two ends of the C-shape.

Bei allen obengenannten Ausführungsformen, bei denen sich ein Stift im Rezirkulationskanal befindet, wird als Nebeneffekt eine Reduzierung des Lagerfluidvolumens im Lagersystem erreicht. Dies erhöht die Schockfestigkeit des Lagers und reduziert eine Schwankung des Fluidpegels in den Dichtungsbereichen aufgrund von Temperaturausdehnung.In all the abovementioned embodiments, in which a pin is located in the recirculation channel, a reduction of the bearing fluid volume in the bearing system is achieved as a side effect. This increases the shock resistance of the bearing and reduces fluctuation of the fluid level in the seal portions due to temperature expansion.

Das erfindungsgemäße Lagersystem kann zur Drehlagerung eines Spindelmotors eingesetzt werden, welcher einen Stator, einen Rotor und ein elektromagnetisches Antriebssystem umfasst. Ein derartiger Spindelmotor kann vorzugsweise zum Drehantrieb einer Speicherplatte eines Festplattenlaufwerkes eingesetzt werden.The bearing system according to the invention can be used for the rotary mounting of a spindle motor which comprises a stator, a rotor and an electromagnetic drive system. Such a spindle motor can preferably be used for the rotary drive of a storage disk of a hard disk drive.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Daraus ergeben sich weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung.The invention will be explained in more detail below with reference to a preferred embodiment with reference to the drawings. This results in further features, advantages and applications of the invention.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Spindelmotor mit einem erfindungsgemäßen fluiddynamischen Lager. 1 shows a longitudinal section through a spindle motor with a fluid dynamic bearing according to the invention.

2 zeigt einen Längsschnitt durch einen Spindelmotor mit einem erfindungsgemäßen fluiddynamischen Lager in einer zweiten Ausführungsform. 2 shows a longitudinal section through a spindle motor with a fluid dynamic bearing according to the invention in a second embodiment.

3 zeigt einen Längsschnitt durch einen Spindelmotor mit einem erfindungsgemäßen fluiddynamischen Lager mit einem Stift. 3 shows a longitudinal section through a spindle motor with a fluid dynamic bearing according to the invention with a pin.

4 zeigt einen Längsschnitt durch einen Spindelmotor mit einem erfindungsgemäßen fluiddynamischen Lager in einer weiteren Ausführungsform. 4 shows a longitudinal section through a spindle motor with a fluid dynamic bearing according to the invention in a further embodiment.

5 bis 13 zeigen beispielhaft verschiedene mögliche Formen des Stiftes. 5 to 13 show by way of example various possible forms of the pen.

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

Die 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Spindelmotor bei einem fluiddynamischen Lagersystem. Der Spindelmotor umfasst eine feststehende Lagerbuchse 10, die eine zentrale Bohrung aufweist und das feststehende Bauteil des Lagersystems ausbildet. In die Bohrung der Lagerbuchse 10 ist eine Welle 12 eingesetzt, deren Durchmesser geringfügig kleiner ist, als der Durchmesser der Bohrung. Zwischen den Oberflächen der Lagerbuchse 10 und der Welle 12 verbleibt ein Lagerspalt 16. Die einander gegenüberliegenden Oberflächen der Welle 12 und der Lagebuchse 10 bilden zwei fluiddynamische Radiallager 20, 22 aus, mittels denen die Welle 12 um eine Rotationsachse 18 drehbar in der Lagerbuchse 10 gelagert ist. Die Radiallager 20, 22 sind durch Lagerstrukturen gekennzeichnet, die auf die Oberfläche der Welle 12 und/oder der Lagerbuchse 10 aufgebracht sind. Der Lagerspalt 16 ist mit einem geeigneten Lagerfluid, beispielsweise einem Lageröl, gefüllt. Die Lagerstrukturen der Radiallager 20, 22 üben bei Rotation der Welle 12 eine Pumpwirkung auf das im Lagerspalt 16 zwischen Welle 12 und Lagerbuchse 10 befindliche Lagerfluid aus. Dadurch wird im Lagerspalt ein Druck aufgebaut, der die Radiallager 20, 22 tragfähig macht.The 1 shows a longitudinal section through a spindle motor in a fluid dynamic storage system. The spindle motor includes a fixed bushing 10 having a central bore and forming the fixed component of the storage system. Into the bore of the bearing bush 10 is a wave 12 used, whose diameter is slightly smaller than the diameter of the bore. Between the surfaces of the bearing bush 10 and the wave 12 there remains a bearing gap 16 , The opposite surfaces of the shaft 12 and the location socket 10 form two fluid dynamic radial bearings 20 . 22 out, by means of which the shaft 12 around a rotation axis 18 rotatable in the bearing bush 10 is stored. The radial bearings 20 . 22 are characterized by bearing structures that are on the surface of the shaft 12 and / or the bearing bush 10 are applied. The bearing gap 16 is filled with a suitable bearing fluid, such as a bearing oil. The bearing structures of the radial bearings 20 . 22 practice with rotation of the shaft 12 a pumping action on the in the bearing gap 16 between wave 12 and bearing bush 10 located bearing fluid. As a result, a pressure is built up in the bearing gap, the radial bearings 20 . 22 makes it workable.

An der Unterseite der Welle 12 ist ein einteilig mit der Welle oder ein separat ausgebildeter Stopperring 14 angeordnet, der einen vergrößerten Außendurchmesser im Vergleich zum Wellendurchmesser aufweist. Der Stopperring 14 verhindert ein Herausfallen der Welle 12 aus der Lagerbuchse 10. Das Lager ist an dieser Seite der Lagerbuchse 10 durch eine Abdeckplatte 30 verschlossen.At the bottom of the shaft 12 is a one-piece with the shaft or a separately formed stopper ring 14 arranged, which has an enlarged outer diameter compared to the shaft diameter. The stopper ring 14 prevents the shaft from falling out 12 from the bushing 10 , The bearing is on this side of the bearing bush 10 through a cover plate 30 locked.

Ein freies Ende der Welle 12 ist mit einer Nabe 34 verbunden, welche die Lagerbuchse 10 teilweise umgibt. Eine untere, ebene Fläche der Nabe 34 bildet zusammen mit einer Stirnfläche der Lagerbuchse 10 ein fluiddynamisches Axiallager 26 aus. Die Stirnfläche der Lagerbuchse 10 oder die gegenüberliegende Fläche der Nabe 34 ist mit einer Lagerstrukturen versehen, die bei Rotation der Welle 12 eine Pumpwirkung auf das im Lagerspalt 16 zwischen dem Rotorbauteil 34 und Stirnseite der Lagerbuchse 10 befindliche Lagerfluid ausübt, sodass das Axiallager 26 tragfähig wird. Der Lagerspalt 16 umfasst einen axialen Abschnitt, der sich entlang der Welle 12 und der beiden Radiallager 20, 22 erstreckt, und einen radialen Abschnitt, der sich entlang der Stirnseite der Lagerbuchse 10 und des Axiallagers 26 erstreckt.A free end of the wave 12 is with a hub 34 connected to the bearing bush 10 partially surrounds. A lower, flat surface of the hub 34 forms together with an end face of the bearing bush 10 a fluid dynamic thrust bearing 26 out. The end face of the bearing bush 10 or the opposite surface of the hub 34 is provided with a bearing structure, which upon rotation of the shaft 12 a pumping action on the in the bearing gap 16 between the rotor component 34 and end face of the bearing bush 10 located bearing fluid exerts, so that the thrust bearing 26 becomes sustainable. The bearing gap 16 includes an axial section extending along the shaft 12 and the two radial bearings 20 . 22 extends, and a radial portion extending along the end face of the bearing bush 10 and the thrust bearing 26 extends.

In der Lagerbuchse 10 ist ein Rezirkulationskanal 28 vorgesehen, der einen am äußeren Rand des Axiallagers 26 befindlichen Abschnitt des Lagerspalts 16 mit einem unterhalb des unteren Radiallagers 22 befindlichen Abschnitt des Lagerspalts 16 miteinander verbindet und eine Zirkulation des Lagerfluids im Lager unterstützt. Neu bei der dargestellten Ausführungsform ist die Führung des Rezirkulationskanals 28, wobei der Rezirkulationskanal 28 in einem radial außerhalb des Freiraumes des Stopperbereichs angeordneten Spalt 36 endet, der zwischen der Stirnseite der Lagerbuchse 10 und dem Außenrand der Abdeckung 30 gebildet wird. Damit wird das Lagerfluid aus dem Lagespalt 16 über einen Querschnitt verengenden Spalt 36 in den Rezirkulationskanal 28 geleitet. Dies hat den wesentlichen Vorteil, dass die Querschnittverminderung eine Reduzierung der im Lagerfluid entstehenden Turbulenzen bewirkt.In the bearing bush 10 is a recirculation channel 28 provided, one at the outer edge of the thrust bearing 26 located section of the storage gap 16 with one below the lower radial bearing 22 located section of the storage gap 16 interconnects and supports a circulation of the bearing fluid in the camp. New in the illustrated embodiment is the guidance of the recirculation channel 28 , wherein the recirculation channel 28 in a gap arranged radially outside the free space of the stopper area 36 ends, between the front of the bearing bush 10 and the outer edge of the cover 30 is formed. Thus, the bearing fluid from the bearing gap 16 over a cross-section narrowing gap 36 in the recirculation channel 28 directed. This has the significant advantage that the reduction in cross-section causes a reduction in the turbulence resulting in the bearing fluid.

Die Lagerbuchse 10 ist weitgehend in einer Basisplatte 32 des Spindelmotors angeordnet. Die Nabe 34 weist an ihrem Außenumfang einen umlaufenden Rand auf. Wenn der Spindelmotor zum Antrieb eines Festplattenlaufwerkes eingesetzt wird, ist auf diesem umlaufenden Rand mindestens eine Speicherplatte 38 angeordnet.The bearing bush 10 is largely in a base plate 32 arranged the spindle motor. The hub 34 has on its outer circumference on a peripheral edge. When the spindle motor is used to drive a hard disk drive, there is at least one disk on that peripheral edge 38 arranged.

Am radial äußeren Ende des radialen Abschnitts des Lagerspalts 16 ist ein Spalt mit größerem Spaltabstand angeordnet, welcher teilweise als Dichtungsspalt 44 wirkt. Der Spalt erstreckt sich anfänglich ausgehend vom Lagerspalt 16 radial nach außen und geht in einen axialen Abschnitt über, der sich entlang des Außenumfangs der Lagerbuchse 10 zwischen der Lagerbuchse 10 und der Nabe 34 erstreckt und den Dichtungsspalt 44 bildet.At the radially outer end of the radial portion of the bearing gap 16 a gap is arranged with a larger gap distance, which partially as a sealing gap 44 acts. The gap initially extends from the bearing gap 16 radially outwardly and merges into an axial section extending along the outer circumference of the bushing 10 between the bearing bush 10 and the hub 34 extends and the sealing gap 44 forms.

Durch eine Verringerung des Querschnittes des Rezirkulationskanals 28 entsteht gleichermaßen eine Verringerung des benötigten Lagerfluidvolumens. Positiver Effekt ist dabei, dass durch das geringere Fluidvolumen die Schockfestigkeit des Lagers verbessert wird.By reducing the cross-section of the recirculation channel 28 Similarly, a reduction of the required storage fluid volume arises. A positive effect is that the lower fluid volume improves the shock resistance of the bearing.

Die 2 zeigt einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes fluiddynamisches Lager in einer zweiten Ausführungsform. Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede zu der oben beschriebenen Ausführung eingegangen, gleiche Bauteile sind hierbei mit gleichen Bezugszeichen und vorangestellter „1” versehen.The 2 shows a longitudinal section through a fluid dynamic bearing according to the invention in a second embodiment. In the following, only the differences from the embodiment described above will be discussed, the same components are here provided with the same reference numerals and prefixed "1".

Im Gegensatz zu 1 endet der Rezirkulationskanal 128 direkt im Bereich des Stopperrings 14 – ein Querschnitt verengender Spalt entfällt. Neu bei der vorliegenden 2 ist, dass der Querschnitt des Rezirkulationskanals 128 bedeutend kleiner (< 0,4 mm) ausgebildet ist, als er aus dem Stand der Technik bekannt ist. Durch die Reduzierung des Querschnittes wird eine Art Widerstand in den Kreislauf des Lagerfluides erreicht. Dies führt zu einer Verringerung der Durchflussmenge des Lagerfluids und bewirkt eine bessere Resistenz gegen Schock bzw. den nicht wiederholbaren Schlag.In contrast to 1 ends the recirculation channel 128 directly in the area of the stop barrier 14 - A cross-section narrowing gap is eliminated. New at the present 2 is that the cross section of the recirculation channel 128 significantly smaller (<0, 4 mm), as it is known from the prior art. By reducing the cross section, a kind of resistance is achieved in the circulation of the bearing fluid. This results in a reduction in the flow rate of the bearing fluid and provides better resistance to shock or non-repeatable impact.

3 zeigt ein fluiddynamisches Lagersystem mit einem Rezirkulationskanal 228, der auf Höhe seiner Mittelachse einen stabförmigen Stift 230 aufweist. Die Form des Stiftes ist jedoch nicht auf stabförmig begrenzt. Weitere Beispiele für Stiftformen werden in den 5–10 gezeigt. 3 shows a fluid dynamic storage system with a recirculation channel 228 , which at the height of its central axis a rod-shaped pin 230 having. However, the shape of the pin is not limited to rod-shaped. Other examples of pen shapes are in the 5 - 10 shown.

Entscheidend ist, dass der Stift 230 einen kleineren Querschnitt aufweist, als der Querschnitt des Rezirkulationskanals 228. Das eindringende Lagerfluid umfließt somit den eingesetzten Stift 230, der wie ein Widerstand wirkt.The key is that the pen 230 has a smaller cross section than the cross section of the recirculation channel 228 , The penetrating bearing fluid thus flows around the pin used 230 who acts like a resistance.

Es ist darüber hinaus denkbar, dass der den Querschnitt des Rezirkulationskanals verengende Stift lediglich einen Teil der axialen Länge des Rezirkulationskanals ausfüllt.It is also conceivable that the narrowing of the cross-section of the recirculation channel pin fills only a portion of the axial length of the recirculation channel.

Die 4 zeigt einen Längsschnitt durch einen Spindelmotor mit einem fluiddynamischen Lagersystem. Der Spindelmotor umfasst eine feststehende Lagerbuchse 310, die eine zentrale Bohrung aufweist und das drehende Bauteil des Lagersystems ausbildet. In die Bohrung der Lagerbuchse 310 ist eine Welle 312 eingesetzt, deren Durchmesser geringfügig kleiner ist, als der Durchmesser der Bohrung. Zwischen den Oberflächen der Lagerbuchse 310 und der Welle 312 verbleibt ein Lagerspalt 316. Die einander gegenüberliegenden Oberflächen der Welle 312 und der Lagebuchse 310 bilden zwei fluiddynamische Radiallager 320, 322 aus, mittels denen die Lagerbuchse 310 um eine Drehachse 318 drehbar um die Welle 312 gelagert ist. Die Radiallager 320, 322 sind durch Lagerstrukturen gekennzeichnet, die auf die Oberfläche der Welle 312 und/oder der Lagerbuchse 310 aufgebracht sind. Der Lagerspalt 316 ist mit einem geeigneten Lagerfluid, beispielsweise einem Lageröl, gefüllt. Die Lagerstrukturen der Radiallager 320, 322 üben bei Rotation der Lagerbuchse 310 eine Pumpwirkung auf das im Lagerspalt 316 zwischen Welle 312 und Lagerbuchse 310 befindliche Lagerfluid aus. Dadurch wird im Lagerspalt ein Druck aufgebaut, der die Radiallager 320, 322 tragfähig macht.The 4 shows a longitudinal section through a spindle motor with a fluid dynamic bearing system. The spindle motor includes a fixed bushing 310 having a central bore and forming the rotating component of the storage system. Into the bore of the bearing bush 310 is a wave 312 used, whose diameter is slightly smaller than the diameter of the bore. Between the surfaces of the bearing bush 310 and the wave 312 there remains a bearing gap 316 , The opposite surfaces of the shaft 312 and the location socket 310 form two fluid dynamic radial bearings 320 . 322 out, by means of which the bearing bush 310 around a rotation axis 318 rotatable around the shaft 312 is stored. The radial bearings 320 . 322 are characterized by bearing structures that are on the surface of the shaft 312 and / or the bearing bush 310 are applied. The bearing gap 316 is filled with a suitable bearing fluid, such as a bearing oil. The bearing structures of the radial bearings 320 . 322 practice with rotation of the bearing bush 310 a pumping action on the in the bearing gap 316 between wave 312 and bearing bush 310 located bearing fluid. As a result, a pressure is built up in the bearing gap, the radial bearings 320 . 322 makes it workable.

Die Welle 312 ist an ihrer Unterseite in einer Druckplatte 324 drehfest befestigt. Die Druckplatte 324 ist in einer Grundplatte 332 eingelassen, kann aber auch einteilig mit dieser ausgeführt werden. An der Oberseite der Welle 312 ist ein einteilig mit der Welle oder ein separat ausgebildeter Stopperring 314 angeordnet, der einen vergrößerten Außendurchmesser im Vergleich zum Wellendurchmesser aufweist. Der Stopperring 314 verhindert ein Herabgleiten der Lagerbuchse 310 von der Welle 312. Das Lager ist an dieser Seite der Lagerbuchse 310 durch eine Abdeckplatte 330 abgedeckt.The wave 312 is at its bottom in a pressure plate 324 secured against rotation. The printing plate 324 is in a base plate 332 let in, but can also be carried out in one piece with this. At the top of the shaft 312 is a one-piece with the shaft or a separately formed stopper ring 314 arranged, which has an enlarged outer diameter compared to the shaft diameter. The stopper ring 314 prevents the bearing bush from sliding down 310 from the wave 312 , The bearing is on this side of the bearing bush 310 through a cover plate 330 covered.

Ein freies Ende der Lagerbuchse 310 ist mit einer Nabe 334 verbunden. Eine obere, ebene Fläche der Druckplatte 324 bildet zusammen mit einer Stirnfläche der Lagerbuchse 310 ein fluiddynamisches Axiallager 326 aus. Die Stirnfläche der Lagerbuchse 310 oder die gegenüberliegende Fläche der Druckplatte 324 ist mit einer Lagerstruktur versehen, die bei Rotation der Lagerbuchse 310 eine Pumpwirkung auf das im Lagerspalt 316 befindliche Lagerfluid ausübt, sodass das Axiallager 326 tragfähig wird. Der Lagerspalt 316 umfasst einen axialen Abschnitt, der sich entlang der Welle 312 und der beiden Radiallager 320, 322 erstreckt, und radiale Abschnitte, die sich entlang der Stirnseite der Lagerbuchse 310 erstrecken.A free end of the bearing bush 310 is with a hub 334 connected. An upper, flat surface of the pressure plate 324 forms together with an end face of the bearing bush 310 a fluid dynamic thrust bearing 326 out. The end face of the bearing bush 310 or the opposite surface of the printing plate 324 is provided with a bearing structure, which upon rotation of the bearing bush 310 a pumping action on the in the bearing gap 316 located bearing fluid exerts, so that the thrust bearing 326 becomes sustainable. The bearing gap 316 includes an axial section extending along the shaft 312 and the two radial bearings 320 . 322 extends, and radial sections extending along the end face of the bearing bush 310 extend.

Die Nabe 334 weist an ihrem Außenumfang einen umlaufenden Rand auf. Wenn der Spindelmotor zum Antrieb eines Festplattenlaufwerkes eingesetzt wird, ist auf diesem umlaufenden Rand mindestens eine Speicherplatte angeordnet.The hub 334 has on its outer circumference on a peripheral edge. If the spindle motor is used to drive a hard disk drive, at least one storage disk is arranged on this peripheral edge.

An den radial äußeren Enden der radialen Abschnitte des Lagerspalts 316 ist je ein Spalt mit größerem Spaltabstand angeordnet, welcher teilweise als Dichtungsspalt 342, 344 wirkt. Der obere Dichtungsspalt 342 erstreckt sich anfänglich ausgehend vom Lagerspalt 316 radial nach außen und geht in einen axialen Abschnitt über, der sich entlang des Innenumfangs der Lagerbuchse 310 zwischen der Lagerbuchse 310 und dem Stopperring 314 erstreckt und den Dichtungsspalt 342 bildet. Der untere Dichtungsspalt 344 erstreckt sich anfänglich ausgehend vom Lagerspalt 316 radial nach außen und geht in einen axialen Abschnitt über, der sich entlang des Außenumfangs der Lagerbuchse 310 zwischen der Lagerbuchse 310 und der Druckplatte 324 erstreckt und den Dichtungsspalt 344 bildet. Am oberen Dichtungsspalt 342 sind auf einer der gegenüberliegenden Flächen von Stopperring 314 und Lagerbuchse 310 im Bereich des Dichtungsspalts 342 Pumpstrukturen 340 ausgebildet, die während des Betriebes das Lagerfluid zusätzlich in den Lagerspalt 316 hinein pumpen und somit die Dichtwirkung erhöhen.At the radially outer ends of the radial sections of the bearing gap 316 is ever a gap arranged with a larger gap distance, which partially as a sealing gap 342 . 344 acts. The upper sealing gap 342 initially extends from the bearing gap 316 radially outwardly and merges into an axial section extending along the inner circumference of the bushing 310 between the bearing bush 310 and the stopper ring 314 extends and the sealing gap 342 forms. The lower sealing gap 344 initially extends from the bearing gap 316 radially outwardly and merges into an axial section extending along the outer circumference of the bushing 310 between the bearing bush 310 and the printing plate 324 extends and the sealing gap 344 forms. At the upper sealing gap 342 are on one of the opposite surfaces of stopper ring 314 and bearing bush 310 in the area of the sealing gap 342 pumping structures 340 formed during the operation, the bearing fluid in addition to the bearing gap 316 pump in and thus increase the sealing effect.

In der Lagerbuchse 310 ist eine Öffnung bzw. ein Rezirkulationskanal 328 vorgesehen, der einen am äußeren Rand des Axiallagers 326 befindlichen Abschnitt des Lagerspalts 316 mit einem oberhalb des oberen Radiallagers 320 befindlichen Abschnitt des Lagerspalts 316 miteinander verbindet und eine Zirkulation des Lagerfluids im Lager unterstützt.In the bearing bush 310 is an opening or a recirculation channel 328 provided, one at the outer edge of the thrust bearing 326 located section of the storage gap 316 with one above the upper radial bearing 320 located section of the storage gap 316 interconnects and supports a circulation of the bearing fluid in the camp.

Der Rezirkulationskanal 328 ist als eine Bohrung ausgebildet, in welcher ein Einlegeteil befestigt ist. Das Einlegeteil wird von Lagerfluid und evtl. Luftblasen durchströmt. Im Extremfall kann eine große Luftblase insbesondere am oberen, dem Axiallager benachbarten Ende des Rezirkulationskanals den gesamten Querschnitt des Rezirkulationskanals ausfüllen und wirkt als Barriere für das Lagerfluid.The recirculation channel 328 is formed as a bore in which an insert is attached. The insert is flowed through by bearing fluid and possibly air bubbles. In extreme cases, a large air bubble, in particular at the upper end of the recirculation channel adjacent to the axial bearing, can fill the entire cross section of the recirculation channel and acts as a barrier to the bearing fluid.

Um dieses Problem zu lösen, ist das Einlegeteil erfindungemäß in einen Hauptkanal 328a1 sowie mindestens einen parallel zu diesem verlaufenden und mit diesem verbundenen Nebenkanal 328a2 aufgeteilt.To solve this problem, the insert is erfindungemäß in a main channel 328a1 and at least one parallel to this running and associated with this side channel 328a2 divided up.

In einer weiteren Ausgestaltung ist der Stift hülsenartig ausgebildet und dient ebenfalls als Querschnittverminderung des Rezirkulationskanals 228.In a further embodiment, the pin is sleeve-shaped and also serves as a cross-sectional reduction of the recirculation channel 228 ,

Wichtig bei allen Ausführungsformen ist, dass die Oberfläche des Stiftes nicht nur glatt ausgebildet sein muss, es ist ebenso gewindeähnliche, gerändelte oder jede beliebige andere Oberflächenstruktur möglich.Important in all embodiments is that the surface of the pin must not only be smooth, it is also thread-like, knurled or any other surface structure possible.

5 bis 11 zeigen unterschiedliche Ausführungsformen für Stifte. 6 zeigt eine Abbildung mit zwei nicht durchgängigen Stiften 232. Hierbei werden zwei flache Stifteinsätze 232 auf die jeweiligen Enden des Rezirkulationskanals 228 aufgepresst und verringern dadurch den Querschnitt im Randbereich. 5 to 11 show different embodiments for pens. 6 shows an illustration with two non-continuous pins 232 , Here are two flat pin inserts 232 to the respective ends of the recirculation channel 228 pressed and thereby reduce the cross section in the edge region.

11 zeigt den Stift 240 anliegend an der Außenwand des Rezirkulationskanals 228, wobei das Fluid durch eine mittlere Öffnung mit verkleinertem Querschnitt hindurchströmt. 11 shows the pen 240 adjacent to the outer wall of the recirculation channel 228 wherein the fluid flows through a central opening of reduced cross-section.

Die 12 zeigt einen C-förmigen geschlitzten Hohlzylinder als Stift 242. Dieser kann leicht aus einem Blechstreifen hergestellt werden, welcher in eine C-Form gebogen wird.The 12 shows a C-shaped slotted hollow cylinder as a pin 242 , This can be easily made from a metal strip, which is bent into a C-shape.

Eine weitere Ausführungsform eines Stiftes zeigt die 13. Hier weist der Stift 244 neben einem Hauptkanal 328a1 weitere Nebenkanäle 328a2 mit geringerem Querschnitt auf. Diese Nebenkanäle 328a2 sind auch dann noch flüssigkeitsdurchlässig, falls der Hauptkanal 328a1 durch eine Luftblase verschlossen sein sollte.Another embodiment of a pen shows the 13 , Here is the pen 244 next to a main channel 328a1 further secondary channels 328a2 with a smaller cross section. These secondary channels 328a2 are still liquid permeable even if the main channel 328a1 should be closed by a bubble of air.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Lagerbuchsebearing bush
1212
Wellewave
1414
Stopperringstopper ring
1616
Lagerspaltbearing gap
1818
Rotationsachseaxis of rotation
2020
Radiallagerradial bearings
2222
Radiallagerradial bearings
2626
Axiallagerthrust
2828
Rezirkulationskanalrecirculation
3030
Abdeckplattecover
3232
Basisplattebaseplate
3434
Nabehub
3636
Spalt (Stopperring)Gap (stopper ring)
3838
Speicherplattedisk
4444
Dichtungsspaltseal gap
128128
Rezirkulationskanalrecirculation
228228
Rezirkulationskanalrecirculation
230230
Stiftpen
232232
Stiftpen
234234
Stiftpen
236236
Stiftpen
238238
Stiftpen
240240
Stiftpen
242242
Stiftpen
244244
Stiftpen
310310
Lagerbuchsebearing bush
312312
Wellewave
314314
Stopperringstopper ring
316316
Lagerspaltbearing gap
318318
Rotationsachseaxis of rotation
320320
Radiallagerradial bearings
322322
Radiallagerradial bearings
324324
Druckplatteprinting plate
326326
Axiallagerthrust
328328
Rezirkulationskanalrecirculation
328a1328a1
Hauptkanalmain channel
328a2328a2
Nebenkanalsecondary channel
330330
Abdeckplattecover
332332
Basisplattebaseplate
334334
Nabehub
336336
Spalt (Stopperring)Gap (stopper ring)
340340
Pumpstrukturpump structure
342342
Dichtungsspaltseal gap
344344
Dichtungsspaltseal gap

Claims (12)

Fluiddynamisches Lagersystem, insbesondere für einen Spindelmotor zum Antrieb von Speicherplatten eines Festplattenlaufwerkes, welches umfasst: eine Lagerbuchse (10), eine drehbar in einer Lagerbohrung der Lagerbuchse (10) gelagerte Welle (12), ein Rotorbauteil (34), einen Lagerspalt (16) gefüllt mit einem Lagerfluid, mindestens ein fluiddynamisches Radiallager (20, 22) gebildet durch einander zugeordnete Lagerflächen der Welle (12) und der Lagerbuchse (10), mindestens ein fluiddynamisches Axiallager (26) gebildet durch eine stirnseitige Lagerfläche der Lagerbuchse (10) und des Rotorbauteils (34) oder einer Druckplatte (324) und einen Rezirkulationskanal (28), dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Reduzierung der durch den Rezirkulationskanals (28, 128, 228) fließenden Menge an Lagerfluid vorhanden sind.Fluid dynamic bearing system, in particular for a spindle motor for driving storage disks of a hard disk drive, comprising: a bearing bush ( 10 ), one rotatable in a bearing bore of the bearing bush ( 10 ) mounted shaft ( 12 ), a rotor component ( 34 ), a bearing gap ( 16 ) filled with a bearing fluid, at least one fluid dynamic radial bearing ( 20 . 22 ) formed by mutually associated bearing surfaces of the shaft ( 12 ) and the bearing bush ( 10 ), at least one fluid dynamic thrust bearing ( 26 ) formed by a front bearing surface of the bearing bush ( 10 ) and the rotor component ( 34 ) or a printing plate ( 324 ) and a recirculation channel ( 28 ), characterized in that means for reducing the flow through the recirculation channel ( 28 . 128 . 228 ) flowing amount of bearing fluid are present. Fluiddynamisches Lagersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche des Rezirkulationskanals kleiner ist als π·0,04 mm2.Fluid dynamic bearing system according to claim 1, characterized in that the cross-sectional area of the recirculation channel is smaller than π · 0.04 mm 2 . Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Rezirkulationskanal (28, 128, 228) ein Stift (230, 232) angeordnet ist. Fluid dynamic storage system according to one of claims 1 or 2, characterized in that in the recirculation channel ( 28 . 128 . 228 ) a pen ( 230 . 232 ) is arranged. Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stift (230, 232) einen kleineren Querschnitt als der Querschnitt des Rezirkulationskanals (28, 128, 228) hat.Fluid dynamic bearing system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the pin ( 230 . 232 ) has a smaller cross section than the cross section of the recirculation channel ( 28 . 128 . 228 ) Has. Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stift (232) als abgeflachtes Einlegeteil ausgebildet ist und im Bereich mindestens einer Öffnung des Rezirkulationskanals angeordnet ist.Fluid dynamic bearing system according to one of claims 1 to 4, characterized in that the pin ( 232 ) is formed as a flattened insert and is arranged in the region of at least one opening of the recirculation channel. Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stift (234) an der Außenwand des Rezirkulationskanals (28, 128, 228) anliegt und in der Mitte eine Öffnung aufweist.Fluid dynamic bearing system according to one of claims 1 to 5, characterized in that the pin ( 234 ) on the outer wall of the recirculation channel ( 28 . 128 . 228 ) and has an opening in the middle. Fluiddynamisches Lagersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung gebildet ist durch eine Schnittfläche eines Hauptkanals (328a1) und wenigstens einen Nebenkanal (328a2).Fluid dynamic bearing system according to claim 6, characterized in that the opening is formed by a sectional surface of a main channel ( 328a1 ) and at least one secondary channel ( 328a2 ). Fluiddynamisches Lagersystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptkanal (328a1) über die gesamte Länge des Rezirkulationskanals (328) ausgebildet ist, wobei sich der Nebenkanal (328a2) wenigstens über einen Teil der Länge des Rezirkulationskanals erstreckt.Fluid dynamic storage system according to claim 7, characterized in that the main channel ( 328a1 ) over the entire length of the recirculation channel ( 328 ) is formed, wherein the secondary channel ( 328a2 ) extends over at least part of the length of the recirculation channel. Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Öffnung des Nebenkanals (328a2) vorzugsweise zwischen 5% und 30% der Umfangslänge des Hauptkanals (328a1) beträgt.Fluid dynamic storage system according to one of claims 7 to 8, characterized in that the width of the opening of the secondary channel ( 328a2 ) preferably between 5% and 30% of the circumferential length of the main channel ( 328a1 ) is. Fluiddynamisches Lagersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Rezirkulationskanal (28) in einem radial außerhalb des Freiraumes des Stopperbereichs (14) angeordneten querschnittsreduzierten Spalt (36) endet, der zwischen der Stirnseite der Lagerbuchse (10) und dem Außenrand einer Abdeckung (30) gebildet wirdFluid dynamic bearing system according to one of claims 1 to 9, characterized in that the recirculation channel ( 28 ) in a radially outside of the free space of the stopper area ( 14 ) arranged cross-section reduced gap ( 36 ), which between the end face of the bearing bush ( 10 ) and the outer edge of a cover ( 30 ) is formed Spindelmotor mit einem Stator und einem Rotor, der mittels eines fluiddynamischen Lagersystems gemäß den Ansprüchen 1 bis 7 gegenüber dem Stator drehgelagert ist, und einem elektromagnetischen Antriebssystem zum Antrieb des Rotors.Spindle motor with a stator and a rotor, which is rotatably mounted relative to the stator by means of a fluid dynamic bearing system according to claims 1 to 7, and an electromagnetic drive system for driving the rotor. Festplattenlaufwerk mit einem Motor gemäß Anspruch 11 zum Antrieb von mindestens einer Speicherplatte und Mittel zum Schreiben und Lesen von Daten auf und von der Speicherplatte.A hard disk drive with a motor according to claim 11 for driving at least one storage disk and means for writing and reading data to and from the storage disk.
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