DE112005002012T5

DE112005002012T5 - Fluiddynamikdrucklager, Spindelmotor mit dem Fluiddynamikdrucklager, und Aufzeichnungsdisketten-Laufwerk mit dem Spindelmotor

Info

Publication number: DE112005002012T5
Application number: DE112005002012T
Authority: DE
Inventors: Tadashi Akahori
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2004-08-31
Filing date: 2005-08-12
Publication date: 2007-08-16
Also published as: US20070258670A1; WO2006024909B1; WO2006024909A1; JP4274476B2; JP2006070922A

Abstract

Fluiddynamikdrucklager, bei welchem vorgesehen sind:
ein Wellenteil und ein Lagerteil, die so gehaltert sind, dass eine Relativdrehung zwischen dem Wellenteil und dem Lagerteil ermöglicht wird, wobei ein Mikrospalt zwischen dem Wellenteil und dem Lagerteil vorhanden ist, und Schmiermittel enthält, wobei:
das Wellenteil einen Flanschabschnitt aufweist;
ein Kapillardichtungsabschnitt zwischen einer Außenumfangsoberfläche des Flanschabschnitts und einer Innenumfangsoberfläche des Lagerteils vorhanden ist;
der Kapillardichtungsabschnitt eine Umfangsnut zum Unterdrücken des Verspritzens von Schmiermittel aufweist, die auf (i) einer Außenumfangsoberfläche des Flanschabschnitts und/oder (ii) einer Oberfläche des Lagers gegenüberliegend der Außenumfangsoberfläche des Flanschabschnitts vorgesehen ist;
ein ringförmiges Labyrinthteil im Eingriff mit einem oberen Abschnitt des Lagers steht, wobei ein Labyrinthdichtungsabschnitt durch (i) einen ringförmigen Vorsprung festgelegt wird, der auf einer oberen Endoberfläche des Flanschabschnitts vorgesehen ist, und dem Labyrinthteil über einen Mikrospalt zugewandt ist, und/oder (ii) durch einen ringförmigen Vorsprung, der auf einer unteren Endoberfläche des Labyrinthteils vorgesehen ist, und...

Description

HINTERGRUND
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fluiddynamikdrucklager, das mit einer Anordnung versehen ist, die es ermöglicht, dass ein Aufnahmegerät, das eine Aufzeichnungsdiskette, beispielsweise eine magnetische Diskette oder eine optische Diskette einsetzt, kleiner und dünner ist, und welches in hervorragender Weise verhindern kann, dass Schmiermittel, das in das Fluiddynamikdrucklager eingefüllt ist, infolge einer Stoßbelastung von außen nach außen austritt. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Spindelmotor, der mit dem Fluiddynamikdrucklager versehen ist, und ein Aufzeichnungsdisketten-Laufwerk mit dem Spindelmotor.
Seit einiger Zeit werden in weitem Ausmaß Aufnahmegeräte eingesetzt, die eine Aufzeichnungsdiskette wie beispielsweise eine magnetische Diskette oder eine optische Diskette verwenden, die bei einem Computergerät eingesetzt wird, und insbesondere bei ortsveränderlichen Geräten, beispielsweise einem Notebook-PC. An einen Spindelmotor, der zur Drehung einer Diskette bei derartigen Geräten verwendet wird, werden daher erhebliche Anforderungen in Bezug auf Verkleinerung, eine dünne Ausbildung, und ein geringes Gewicht gestellt. Es besteht ein starkes Bedürfnis in der Industrie in der Hinsicht, diese Anforderungen zu erfüllen.
Bei ortsveränderlichen Geräten, die sich leicht tragen lassen, bestehen anders als bei einer herkömmlichen Desktopeinheit, die auf einem Schreibtisch angeordnet und dort benutzt wird, zahlreiche Gelegenheiten in der Hinsicht, dass Schwingungen oder eine Stoßbelastung von außen beim Temperatur oder bei der Handhabung auftreten. Daher besteht ein erhebliches Bedürfnis, die Widerstandsfähigkeit in Bezug auf Schwingungen und Stoßbelastungen eines Lagerabschnitts zu verbessern, der besonders empfindlich auf die Auswirkungen von Schwingungen oder Stoßbelastungen reagiert.
Obwohl Verbesserungen in Bezug auf Verkleinerung, eine dünnere Ausbildung und ein geringeres Gewicht in Bezug auf die Form und die Abmessungen erreicht wurden, besteht das Problem, unter dem Gesichtspunkt der Widerstandsfähigkeit gegen Schwingungen und Stoßbelastungen, eine Anordnung bereitzustellen, bei welcher eine ausreichende Steifigkeit eines Fluiddynamikdrucklagers aufrechterhalten wird, und bei welcher Schmiermittel, welches das Fluiddynamikdrucklager füllt, daran gehindert wird, nach außen herauszuspritzen und herauszulecken.
6 zeigt ein Beispiel für eine herkömmliche Ausbildung eines Spindelmotors, der ein Fluiddynamikdrucklager verwendet. Bei diesem Spindelmotor 010 ist ein Wellenteil 01 drehbar auf einem Lagerteil gehaltert, das eine Buchse 02 als hauptsächliches Konstruktionselement aufweist. Das Wellenteil 01 besteht aus einem Wellenabschnitt 01-1 und einem Flanschabschnitt 01-2, der mit dem unteren Ende des Wellenabschnitts 0-1 im Eingriff steht. Eine Nabe 012 steht im Eingriff mit einem oberen Ende des Wellenteils 01. Das Lagerteil wird durch eine Buchse 02, die mit einer inneren Oberfläche eines zentralen, zylindrischen Abschnitts 011-1 eines Gehäuses 011 im Eingriff steht, und eine Endkappe 05 gebildet, das im Eingriff mit einem ersten Abschnitt mit großem Durchmesser am unteren Ende der Buchse 02 steht, und hieran befestigt ist.
Durch einen derartigen Eingriff und eine derartige Befestigung der Endkappe 05 an dem ersten Abschnitt mit großem Durchmesser am unteren Ende der Buchse 02 werden jeweilige Mikrospalte zwischen beiden Oberflächen des Flanschabschnitts 01-2 und zwei Oberflächen von Gegenteilen gebildet, die den beiden Oberflächen zugewandt sind, also zwischen der Endoberfläche des zweiten Abschnitts mit großem Durchmesser am unteren Ende (dessen Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser des ersten Abschnitts mit großem Durchmesser am unteren Ende) der Buchse 02 und der oberen Oberfläche der Endkappe 05. Der Flanschabschnitt 01-2 ist drehbar so gehaltert, dass er sandwichartig zwischen diesen beiden Oberflächen eingeschlossen ist. Weiterhin wird hierdurch verhindert, dass das Wellenteil 01 aus dem Lagerteil herausgezogen wird.
Auf der Innenumfangsoberfläche des oberen Endabschnitts der Buchse 02 ist eine Umfangsnut 02-4 zum Verhindern eines Herausspritzens von Schmiermittel vorgesehen. Der Mikrospalt zwischen dem Wellenabschnitt 01-1, welcher der Umfangsnut 02-4 zum Verhindern eines Herausspritzens von Schmiermittel zugewandt ist, und der Buchse 02 bildet einen Kapillardichtungsabschnitt, der die Umfangsnut 02-4 zum Verhindern eines Herausspritzens von Schmiermittel enthält. Eine Flüssigkeitsoberfläche 06 aus Schmiermittel ist an dieser Kapillardichtung vorhanden, und die Kapillardichtung fängt Schwankungen der Flüssigkeitsoberfläche ab, und verhindert, dass Schmiermittel aus dem Lager herausspritzt und herausleckt.
Radiale Dynamikdruckerzeugungsnuten 02-1 sind voneinander beabstandet in Axialrichtung unter der Umfangsnut 02-4 zum Verhindern eines Herausspritzens von Schmiermittel auf der Innenumfangsoberfläche der Buchse 02 vorgesehen. Weiterhin ist eine axiale Dynamikdruckerzeugungsnut 02-2 auf der Endoberfläche des zweiten Abschnitts mit großem Durchmesser am unteren Ende der Buchse 02 vorgesehen, welcher der oberen Endoberfläche des Flanschabschnitts 01-2 zugewandt ist.
Darüber hinaus ist eine axiale Dynamikdruckerzeugungsnut 05-1 auf der oberen Oberfläche der Endkappe 02 vorgesehen, welche der unteren Endoberfläche des Flanschabschnitts 01-2 zugewandt ist.
Das Schmiermittel 06 füllt ständig einen Mikrospalt zwischen dem Lagerteil, welches die Buchse 02 und die Endkappe 05 enthält, und dem Wellenteil 01, welches den Flanschabschnitt 01-2 enthält. Das Wellenteil 01 wird drehbar durch das Lagerteil über einen Film aus dem Schmiermittel 06 gehaltert.
Die 7 und 8 zeigen ein weiteres, herkömmliches Beispiel (vgl. die japanische Patentanmeldung 2004-031488, bei welcher die Anmelderin die gleiche ist wie bei der vorliegenden Anmeldung). Bei diesem Spindelmotor 010' dieses herkömmlichen Beispiels ist, wie in 7 gezeigt, ein Wellenteil 01, bei welchem ein Flanschabschnitt 01-2 einstückig mit dem oberen Abschnitt des Wellenabschnitts 01-1 ausgebildet ist, drehbar durch eine Buchse 02 gehaltert. Die Buchse 02 steht im Eingriff mit einem Gehäuse 03. Ein Mikrospalt zwischen der Innenumfangsoberfläche der Buchse 02 und der Außenumfangsoberfläche des Wellenabschnitts 01-1 steht in Verbindung mit einem Mikrospalt zwischen der oberen Endoberfläche der Buchse 02 und der unteren Endoberfläche des Flanschabschnitts 01-2. Schmiermittel 06 füllt die Mikrospalte. Das Wellenteil 01 ist drehbar auf der Buchse 02 über einen Film aus dem Schmiermittel 06 gehaltert. Die Endkappe 05 steht im Eingriff mit der Innenumfangsoberfläche am unteren Ende des Gehäuses 03, die im Eingriff mit der Buchse 02 steht. Das Lagerteil wird durch die Buchse 02, das Gehäuse 03 und die Endkappe 05 gebildet.
Auf der Innenumfangsoberfläche der Buchse 02 sind radiale Dynamikdruckerzeugungsnuten 02-1 an zwei in Axialrichtung voneinander beabstandeten Orten vorgesehen. Eine axiale Dynamikdruckerzeugungsnut 02-2 ist auf der oberen Endoberfläche der Buchse 02 vorgesehen, welche der unteren Endoberfläche des Flanschabschnitts 01-2 zugewandt ist.
Weiterhin ist, wie vergrößert in 8 dargestellt, ein konvexer Abschnitt 01-6 auf dem Außenumfangsabschnitt des Flanschabschnitts 01-2 vorgesehen, und ist ein L-förmiger, abgebogener Abschnitt 03-3, der L-förmig nach innen abgebogen ist, an dem oberen Endabschnitt des Gehäuses 03 vorgesehen. Weiterhin wird ein Kapillardichtungsabschnitt 08 durch einen Spaltabschnitt in Axialrichtung zwischen der oberen Oberfläche des konvexen Abschnitts 01-6 und der unteren Oberfläche des L-förmig abgebogenen Abschnitts 03-3 ausgebildet, und wird ein Spaltabschnitt in Richtung des Durchmessers, der kontinuierlich verlaufend mit dem Spaltabschnitt in Axialrichtung ausgebildet ist, zwischen der Außenumfangsoberfläche oberhalb des konvexen Abschnitts 01-6 des Flanschabschnitts 01-2 und der Innenumfangsoberfläche des L-förmig gebogenen Abschnitts 03-3 gebildet. Weiterhin wird das Wellenteil 01 am Herausziehen in Axialrichtung durch die beiden einander zugewandten Oberflächen gehindert, welche den Spaltabschnitt in Axialrichtung ausbilden.
Der Kapillardichtungsabschnitt 08 ist stetig übergehend in den Mikrospalt zwischen dem Wellenteil 01 und der Buchse 02 ausgebildet. Wie voranstehend geschildert, wird der Mikrospalt durch einen Mikrospalt zwischen der Innenumfangsoberfläche der Buchse 02 und der Außenumfangsoberfläche des Wellenabschnitts 01-1 und einen Mikrospalt zwischen einer Oberfläche am oberen Ende der Buchse 02 und der Oberfläche am unteren Ende des Flanschabschnitts 01-2 gebildet. Der Kapillardichtungsabschnitt 08 dichtet das Schmiermittel 06 ab, welches den Mikrospalt ausfüllt.
Anziehungsplatten 017, die an der unteren Oberfläche des Gehäuses 011 befestigt sind, befinden sich unmittelbar unter Permanentmagneten 014, und wenn ein Rotoranordnungskörper, der durch das Wellenteil 01 und die Nabe 012 gebildet wird, in der Buchse 02 gedreht wird, werden dann, wenn das Wellenteil 01 durch eine Dynamikdruckkraft angehoben wird, die durch den Axialdynamikdruckerzeugungsabschnitt erzeugt wird, die Permanentmagneten 014 in Richtung entgegengesetzt zur Richtung der Dynamikdruckkraft angezogen, so dass die obere Oberfläche des konvexen Abschnitts 01-6 des Flanschabschnitts 01-2 nicht auf die untere Oberfläche des L-förmigen, abgebogenen Abschnitts 03-3 des Gehäuses 03 aufprallt, und ein geeigneter Labyrinthspalt t aufrechterhalten wird.
Die Anordnung gemäß dem in 7 gezeigten, herkömmlichen Beispiel stellt eine verbesserte Anordnung dar, bei welcher eine dünnere Ausbildung dadurch ermöglicht wird, dass der Flanschabschnitt 01-2 und die Endkappe 05, die bislang verhindert haben, dass das Gerät dünner ausgebildet wird, von dem unteren Ende des Fluiddynamikdrucklagers zum oberen Ende versetzt werden.
9 zeigt ein weiteres, herkömmliches Beispiel (vgl. die japanische Patentanmeldung 2004-031448, bei welcher die Anmelderin die gleiche ist wie bei der vorliegenden Anmeldung). Bei einem Spindelmotor 010'' dieses herkömmlichen Beispiels sind der Flanschabschnitt 01-2 und der Wellenabschnitt 01-1, die bei dem herkömmlichen Beispiel gemäß 7 dargestellt sind, getrennt ausgebildet.
ZUSAMMENFASSUNG
Bei dem in 6 gezeigten, herkömmlichen Beispiel treten allerdings folgende Probleme in Bezug auf die voranstehend geschilderten Anforderungen bezüglich einer Verkleinerung, einer dünneren Ausbildung, und eines geringeren Gewichts auf.
Wenn der Spindelmotor 010 dünner ausgebildet wird, muss eine Abmessung h in Axialrichtung des Gehäuses 011, welches eine Basis bildet, kleiner, also dünner ausgebildet werden. Allerdings sind die Endkappe 05 und der Flanschabschnitt 01-2 mit dem unteren Endabschnitt der Buchse 02 zusammengebaut, so dass die Abmessung h nicht kleiner ausgebildet werden kann. Weiterhin wird die Länge in Axialrichtung des Radialdynamikdruckerzeugungsabschnitts durch die erforderliche Dynamikdruckkraft festgelegt, so dass auch die Länge in Axialrichtung der Buchse 02 nicht kleiner gewählt werden kann. Aus diesen Gründen ist es schwierig, den Spindelmotor 010 dünner auszubilden.
Weiterhin besteht in der Hinsicht ein Problem, dass der Kapillardichtungsabschnitt, der die Umfangsnut 02-4 zum Verhindern eines Herausspritzens von Schmiermittel aufweist, die in dem oberen Endabschnitt der Buchse 02 vorgesehen ist, nicht die Bewegung des Schmiermittels anhalten kann, welches nach außerhalb ausleckt, wenn das Schmiermittel 06 aus irgendeinem Grund zum Öffnungsabschnitt der Außenseite des Lagers herausleckt.
Wenn bei der in 7 gezeigten Konstruktion, ebenso wie bei dem in 6 gezeigten, herkömmlichen Beispiel, der Kapillardichtungsabschnitt 08 zerstört wird, und das Schmiermittel 06 zum Öffnungsabschnitt an der Außenseite des Lagers herausleckt, ist keine Funktionsweise oder Konstruktion in Bezug auf eine doppelte Dichtung vorhanden, um zu verhindern, dass Schmiermittel zu äußeren Abschnitten heraustritt.
Weiterhin erfordert die Konstruktion des herkömmlichen Beispiels, das in 7 und 8 gezeigt ist, eine Bearbeitung des konvexen Abschnitts 01-6 des Flanschabschnitts 01-2, und erfordert eine äußerst exakte Bearbeitung in Bezug auf das Ausschneiden des L-förmigen, abgebogenen Abschnitts 03-3 des Gehäuses 03. Darüber hinaus ist es schwierig, die Genauigkeit beim Zusammenbau zu erzielen, damit eine geeignete Abmessung t sichergestellt wird, so dass Probleme in Bezug auf den Herstellungswirkungsgrad und die Kosten vorhanden sind.
Bei der in 9 dargestellten Konstruktion weist der Wellenabschnitt 01-1 nicht den Flanschabschnitt 01-2 mit einem großen Außendurchmesser auf, so dass ein Material mit kleinem Durchmesser zur Herstellung des Wellenabschnitts 01-1 eingesetzt werden kann, die Anzahl an zu bearbeitenden Teilen kleiner ist, und Vorteile in Bezug auf das Material und die Bearbeitung vorhanden sind. Da ein Stufenabschnitt in dem Wellenabschnitt 01-1 vorhanden ist, um die Positionierungsgenauigkeit des Flanschabschnitts 01-2 in Bezug auf den Wellenabschnitt 01-1 zu erzielen, muss der Wellendurchmesser d2 jenes Abschnitts, der im Eingriff mit dem Flanschabschnitt 01-2 steht, kleiner ausgebildet werden als der Außendurchmesser d1 des Dynamikdruckerzeugungsabschnitts 01-1. Daher weist der Wellenabschnitt 01-1 eine geringere Festigkeit in Bezug auf eine Biegebeanspruchung oder eine von außen einwirkende Beanspruchung infolge von Schwingungen auf. Insbesondere dann, wenn die Abmessung des Wellenabschnitts kleiner wird, infolge einer Verkleinerung oder dünneren Ausbildung des Spindelmotors, tritt ein signifikantes Problem auf, das nicht vernachlässigt werden kann.
Andere herkömmliche Beispiele sind in der japanischen offen gelegten Patentanmeldung 2003-247536 (JP-A-2003-247536), der japanischen offen gelegten Patentanmeldung 2002-266878 (JP-A-2002-266878) usw. angegeben. Diese Beispiele offenbaren nichts wie die Erfindung gemäß der vorliegenden Anmeldung oder legen diese nahe, die nachstehend in Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen geschildert wird.
Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung gemäß der vorliegenden Anmeldung lösen sämtliche voranstehend geschilderte Probleme, die bei herkömmlichen Fluiddynamikdrucklagern auftreten. Vorteile dieser beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung bestehen darin, ein Fluiddynamikdrucklager zur Verfügung zu stellen, das eine solche Konstruktion aufweist, bei welcher der Spindelmotor einfach kleiner und dünner ausgebildet werden kann, und bei welcher die Steifigkeit der Welle beibehalten werden kann, wenn die Vorrichtung kleiner und dünner ausgebildet wird; und in Bezug auf die Verbesserung der Verlässlichkeit eines Mechanismus zum Unterdrücken des Austretens von Schmiermittel; und in der Erzielung dieser Vorteile bei geringeren Kosten ohne Beeinträchtigung des Herstellungswirkungsgrades. Ein weiterer Vorteil besteht in der Bereitstellung eines Spindelmotors, der mit dem Fluiddynamikdrucklager versehen ist, und der Bereitstellung eines Aufzeichnungsdisketten-Laufwerkes, das mit dem Spindelmotor versehen ist.
Um mit einem oder sämtlichen der voranstehend geschilderten Probleme fertig zu werden, stellen beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung ein Fluiddynamikdrucklager zur Verfügung, das ein Wellenteil und ein Lagerteil aufweist, die so gehaltert sind, dass eine Relativdrehung zwischen dem Wellenteil und dem Lagerteil ermöglicht wird, wobei ein Mikrospalt zwischen dem Wellenteil und dem Lagerteil vorhanden ist, und Schmiermittel enthält. Das Wellenteil weist einen Flanschabschnitt auf, und es ist ein Kapillardichtungsabschnitt zwischen einer Außenumfangsoberfläche des Flanschabschnitts und einer Innenumfangsoberfläche des Lagerteils vorgesehen. Der Kapillardichtungsabschnitt weist eine Umfangsnut zum Verhindern eines Verspritzens von Schmiermittel auf, der (i) auf einer Außenumfangsoberfläche des Flanschabschnitts und/oder (ii) auf einer Oberfläche des Lagers gegenüberliegend der Außenumfangsoberfläche des Flanschabschnitts vorgesehen ist. Ein ringförmiges Labyrinthteil steht im Eingriff mit einem oberen Abschnitt des Lagers, und ein Labyrinthdichtungsabschnitt wird durch (i) einen ringförmigen Vorsprung gebildet, der auf einer oberen Endoberfläche des Flanschabschnitts vorgesehen ist, und dem Labyrinthteil über einen Mikrospalt gegenüberliegt, und/oder (ii) einen ringförmigen Vorsprung, der auf einer unteren Endoberfläche des Labyrinthteils vorgesehen ist, und dem Flanschabschnitt über einen Mikrospalt zugewandt ist.
Eine Dynamikdrucknut, die einen dynamischen Druck erzeugt, der eine Belastung in Radialrichtung aufnimmt, ist entweder auf einer Außenumfangsoberfläche der Welle oder auf einer Innenumfangsoberfläche des Lagerteils vorgesehen. Eine Dynamikdrucknut, die einen Dynamikdruck erzeugt, der eine Belastung in Axialrichtung aufnimmt, ist entweder auf der oberen Endoberfläche des Lagerteils, welche der unteren Endoberfläche des Flanschabschnitts zugewandt ist, oder auf der unteren Endoberfläche des Flanschabschnitts vorgesehen.
Bei der voranstehend geschilderten Konstruktion wird die Funktionsweise zum Verhindern eines Verspritzens und Lecks von Schmiermittel durch zwei Abschnitte zur Verfügung gestellt, also den Kapillardichtungsabschnitt und den Labyrinthdichtungsabschnitt, so dass eine sehr verlässliche Verhinderung des Herausspritzens und des Lecks von Schmiermittel durch eine doppelte Dichtungsfunktion infolge dieser beiden Abschnitte bereitgestellt werden können. Weiterhin sind diese beiden Abschnitte an Orten vorgesehen, welche direkt der Außenumfangsoberfläche und der oberen Endoberfläche des Flanschabschnitts zugewandt sind, so dass die Abmessung in Axialrichtung des Fluiddynamikdrucklagers verringert wird, und eine Verkleinerung und eine geringere Dicke des Spindelmotors einfach erzielt werden können.
Im einzelnen ist der Labyrinthdichtungsabschnitt als der ringförmige Vorsprung ausgebildet, der auf dem Flanschabschnitt vorgesehen ist, und dem Labyrinthteil über einen Mikrospalt zugewandt ist, und als der ringförmige Vorsprung, der auf dem Labyrinthteil vorgesehen ist, und dem Flanschabschnitt über einen Mikrospalt zugewandt ist. Hierdurch wird daher eine zweistufige Labyrinthdichtung ausgebildet, und wird die Auswirkung der Unterdrückung eines Verspritzens und eines Lecks des Schmiermittels verbessert.
Weiterhin wird in diesem Fall ein Raum zwischen den beiden ringförmigen Vorsprüngen ausgebildet, und wird der Raum zu einem Ölrückhalteabschnitt. Hierdurch wird daher noch weiter die Auswirkung der Verhinderung eines Verspritzens und Lecks des Schmiermittels verbessert. Gleichzeitig wird dieser Labyrinthdichtungsabschnitt als ein Abschnitt zum Verhindern eines Herausziehens verwendet, um zu verhindern, dass das Wellenteil in Axialrichtung zur Seite zur äußeren Öffnung herausgezogen wird, und kann auch der Effekt des Verhinderns des Herausziehens des Wellenteils verbessert werden.
Darüber hinaus wird der Flanschabschnitt zum oberen Ende der Buchse bewegt, und ist es nicht erforderlich, eine Axialdynamikdruckerzeugungsnut in der Endkappe vorzusehen. Daher kann die Endkappe dünner ausgebildet werden. Auch unter diesem Gesichtspunkt werden eine Verspritzung in Axialrichtung und eine Verhinderung des Lecks infolge von zwei Stufen der Labyrinthdichtung geringfügig beeinträchtigt, verglichen mit jenem Fall, in welchem beide ringförmige Vorsprünge vorgesehen sind, jedoch sind im übrigen die Auswirkungen gleich. Insbesondere wenn Schwingungen oder eine externe Stoßbelastung nicht signifikant sind, und eine geringe Wahrscheinlichkeit dafür vorhanden ist, dass das Schmiermittel verspritzt wird oder ausleckt, ist diese Konstruktion vorzuziehen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass das ringförmige Labyrinthteil am Anfang nicht angebracht wird, und später zugefügt werden kann. Auch hierdurch wird eine Kosteneinsparung erzielt.
Weiterhin kann die Abmessung des Außendurchmessers des Wellenteils außerhalb des Flanschabschnitts in Axialrichtung größer oder gleich der Abmessung des Außendurchmessers des Wellenteils innerhalb des Flanschabschnitts in Axialrichtung sein.
Daher kann die Steifigkeit der Welle des Wellenteils erhöht werden, und kann die Festigkeit der Anordnung erhöht werden, wenn ein Drehelement wie eine Nabe oder dergleichen an dem oberen Endabschnitt des Wellenabschnitts angebracht wird. Selbst wenn das Wellenteil infolge der Verkleinerung eine kleinere Abmessung aufweist, kann daher einfach ein Widerstandsvermögen gegenüber Schwingungen und Stoßbelastungen erzielt werden.
Weiterhin kann das Lagerteil eine Buchse aufweisen, die im Eingriff mit dem Wellenteil steht, ein Gehäuse, das die Buchse haltert, und eine Endkappe, die im Eingriff mit einem unteren Endabschnitt des Gehäuses steht. Das Labyrinthteil kann im Eingriff mit einem oberen Abschnitt des Gehäuses stehen. Auf einer Außenumfangsoberfläche der Buchse können eine oder mehrere Schmiermittelverbindungsdurchgangsnuten vorgesehen sein, die sich in Axialrichtung der Buchse erstrecken.
Ein oder mehrere der Schmiermittelverbindungsdurchgangslöcher können daher festgelegt sein durch (i) eine oder mehrere Schmiermittelverbindungsdurchlassnuten, die entlang der Axialrichtung der Außenumfangsoberfläche der Buchse vorgesehen sind, und (ii) die Innenumfangsoberfläche des Gehäuses. Es wird jenes Problem gelöst, dass es dann, wenn der Durchmesser der Buchse kleiner ausgebildet wird, extrem schwierig ist, die Bearbeitung eines oder mehrerer Durchgangslöcher zwischen den Endoberflächen der Buchse durchzuführen. Auch unter diesem Gesichtspunkt ist die Bearbeitung einfach, wird der Herstellungswirkungsgrad verbessert, und kann auch eine Kosteneinsparung gefördert werden.
Weiterhin kann ein ringförmiger Raum zwischen einer Innenumfangsoberfläche des Labyrinthteils und einer Außenumfangsoberfläche des Wellenteils vorgesehen sein. Ein unterer Abschnitt eines Bossenteils eines Drehelements, das im Eingriff mit dem oberen Endabschnitt des Wellenabschnitts steht, kann durch den Raum hindurchgehen, und das untere Ende des Drehelements kann in Kontakt mit der oberen Endoberfläche des Flanschabschnittes gelangen.
Daher kann die obere Endoberfläche des Flanschabschnitts des Wellenteils als eine Oberfläche eingesetzt werden, welche gegen das untere Ende eines Drehelements wie beispielsweise eines Bossenabschnitts anstößt. Daher kann einfach die Genauigkeit beim Zusammenbau eines Drehelements wie einer Nabe oder dergleichen mit dem Wellenteil erzielt werden.
Bei einem anderen Aspekt stellt die Erfindung einen Spindelmotor zur Verfügung, der wie voranstehend geschildert das Fluiddynamikdrucklager aufweist, einen Stator, der an einem Gehäuse befestigt ist, einen Rotor, der mit einer Rotornabe versehen ist, die ein Drehelement bildet, das im Eingriff mit einem oberen Endabschnitt des Wellenabschnitts steht, und einen Rotormagneten, der im Eingriff mit der Rotornabe steht, und ein Drehmagnetfeld in Zusammenarbeit mit dem Rotor erzeugt, und drehbeweglich in Bezug auf das Gehäuse angeordnet ist. Die Fluiddynamikdrucklagervorrichtung unterstützt die Drehung des Rotors, und der Rotor wird durch eine magnetische Kraft in Richtung entgegengesetzt der Richtung des dynamischen Drucks angezogen, der durch eine Dynamikdrucknut zur Erzeugung eines dynamischen Drucks erzeugt wird, welche eine Belastung in Axialrichtung in dem Fluiddynamikdrucklager aufnimmt. Die Belastung wird durch Ausgleich des Dynamikdrucks und der magnetischen Kraft abgefangen.
Bei dieser Konstruktion können ein Leck oder ein Verspritzen von Schmiermittel von dem Fluiddynamikdrucklager nach außerhalb verhindert werden, und tritt keine Verschmutzung des Motors infolge eines Verspritzens von Schmiermittel auf. Daher kann ein Spindelmotor mit hoher Verlässlichkeit bei geringerem Kostenaufwand ohne Beeinträchtigung des Herstellungswirkungsgrades zur Verfügung gestellt werden.
Bei einem anderen Aspekt stellt die Erfindung ein Aufzeichnungsdisketten-Laufwerk zur Verfügung, das mit dem voranstehend geschilderten Spindelmotor versehen ist, und mit einem Aufzeichnungskopf, der Information in Bezug auf eine Aufzeichnungsdiskette einschreibt und/oder ausliest. Der Spindelmotor sorgt für den Drehantrieb der Aufzeichnungsdiskette.
Bei dieser Konstruktion können ein Leck oder ein Verspritzen von Schmiermittel von dem Fluiddynamikdrucklager nach außerhalb unterdrückt werden, und tritt keine Verschmutzung des Geräts infolge einer Verspritzung von Schmiermittel auf. Daher kann ein Aufzeichnungsdisketten-Laufwerk mit hoher Verlässlichkeit bei geringerem Kostenaufwand ohne Beeinträchtigung des Herstellungswirkungsgrades zur Verfügung gestellt werden.
Weiterhin kann der Labyrinthdichtungsabschnitt, der aus zwei Labyrinthdichtungen besteht, einstufig, zweistufig oder mehrstufig ausgebildet werden, in Abhängigkeit von der Stärke der externen Stoßbelastung. Wenn der Labyrinthdichtungsabschnitt zweistufig oder mehrstufig ausgebildet wird, können die Auswirkungen der Verhinderung des Verspritzens und Lecks von Schmiermittel weiter verbessert werden.
Diese und weitere Merkmale, Ziele und/oder Vorteile werden in der nachfolgenden, detaillierten Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen geschildert, oder werden hieraus deutlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile bezeichnen, und bei welchen:
1 eine Querschnittsansicht eines Fluiddynamikdrucklagers gemäß einer ersten Ausführungsform (Ausführungsform 1) der Erfindung gemäß der vorliegenden Anmeldung ist;
2 eine Querschnittsansicht eines Fluiddynamikdrucklagers gemäß einer zweiten Ausführungsform (Ausführungsform 2) der Erfindung gemäß der vorliegenden Anmeldung ist)
3 eine Querschnittsansicht eines Fluiddynamikdrucklagers gemäß einer dritten Ausführungsform (Ausführungsform 3) der Erfindung gemäß der vorliegenden Anmeldung ist;
4 eine vertikale Querschnittsansicht eines Spindelmotors ist, bei welchem das Fluiddynamikdrucklager gemäß Ausführungsform 1 eingesetzt wird;
5 eine vertikale Querschnittsansicht eines Festplattenlaufwerks ist, das mit einem Spindelmotor versehen ist, bei welchem das Fluiddynamikdrucklager gemäß Ausführungsform 1 eingesetzt wird;
6 eine vertikale Querschnittsansicht eines herkömmlichen Fluiddynamikdrucklagers ist;
7 eine vertikale Querschnittsansicht eines weiteren herkömmlichen Fluiddynamikdrucklagers ist;
8 eine vergrößerte Darstellung eines Abschnitts von 7 ist; und
9 eine vertikale Querschnittsansicht eines weiteren herkömmlichen Fluiddynamikdrucklagers ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
[Ausführungsform 1]
Nachstehend wird eine erste Ausführungsform (Ausführungsform 1) der Erfindung gemäß der vorliegenden Anmeldung erläutert.
1 ist eine Querschnittsansicht eines Fluiddynamikdrucklagers gemäß Ausführungsform 1. Bei dem Fluiddynamikdrucklager 0 steht ein Wellenteil 1 im Eingriff mit einer Buchse 2, die im Eingriff mit einer Innenumfangsoberfläche eines Gehäuses 3 steht, und kann sich in Bezug auf das Gehäuse 3 drehen. Das Wellenteil 1 wird durch einen Wellenabschnitt 1-1 und einen Flanschabschnitt 1-2 gebildet, der einstückig mit dem Wellenabschnitt 1-1 an einem oberen Ende des Wellenabschnitts 1-1 ausgebildet ist. Der Wellenabschnitt 1-1 und der Flanschabschnitt 1-2 können beispielsweise einstückig aus einem einzelnen Materialteil hergestellt sein. Der Außenumfangsabschnitt einer Endkappe 5 steht im Eingriff mit der Innenumfangsoberfläche des unteren Endabschnitts des Gehäuses 3 und ist hieran befestigt, und ein becherförmiges Lagerteil wird durch die Buchse 2, das Gehäuse 3, die Endkappe 5, und ein Labyrinthteil 4 gebildet. Das Labyrinthteil 4 wird nachstehend genauer erläutert. An der oberen Oberfläche der Endkappe 5 sind mehrere Vorsprünge 5-1 vorgesehen. Die Vorsprünge 5-1 gelangen in Kontakt mit der unteren Endoberfläche der Buchse 2, wodurch ein Mikrospalt zwischen der unteren Endoberfläche der Buchse 2 und der oberen Oberfläche der Endkappe 5 ausgebildet wird.
Auf der Innenumfangsoberfläche der Buchse 2 sind radiale Dynamikdruckerzeugungsnuten 2-1 an zwei Orten vorgesehen, die in Axialrichtung voneinander beabstandet sind. Auf der oberen Endoberfläche der Buchse 2, welche der unteren Endoberfläche des Flanschabschnitts 1-2 zugewandt ausgebildet ist, ist eine Axialdynamikdruckerzeugungsnut 2-2 vorgesehen.
Die Nuten 2-1 und 2-2 können eine Form aufweisen, die heutzutage im Zusammenhang von Dynamikdruckerzeugungsnuten bekannt ist, oder irgendeine später entwickelte Form. Diese Dynamikdruckerzeugungsnuten erzeugen jeweils einen Dynamikdruck zur Aufnahme von Belastungen in Radialrichtung und in Axialrichtung bei dem Schmiermittel, welches die Mikrospalte zwischen dem Wellenteil 1 und der Buchse 2 ausfüllt. Daher werden ein Radialdynamikdruckerzeugungsabschnitt bzw. ein Axialdynamikdruckerzeugungsabschnitt durch die Dynamikdruckerzeugungsnuten bzw. die Mikrospaltabschnitte ausgebildet, welche den Dynamikdruckerzeugungsnuten zugewandt sind. Es ist ebenfalls zulässig, dass die Dynamikdruckerzeugungsnuten auf der Außenumfangsoberfläche des gegenüberliegenden Wellenabschnitts 1-1 und der unteren Endoberfläche des Flanschabschnitts 1-2 angeordnet sind.
Auf der Außenumfangsoberfläche des Flanschabschnitts 1-2 ist eine Umfangsnut 1-3 zur Verhinderung des Ausspritzens von Schmiermittel vorgesehen. In dem Spaltabschnitt zwischen der Innenumfangsoberfläche des ringförmigen Verlaufs 3-1, der sich nach oben von der oberen Endoberfläche der Buchse 2 des Gehäuses 3 und der Außenumfangsoberfläche des Flanschabschnitts 1-2 erstreckt, ist ein Kapillardichtungsabschnitt 8 vorgesehen. Die Umfangsnut 1-3 zum Verhindern eines Ausspritzens von Schmiermittel bildet einen Teil des Kapillardichtungsabschnittes 8, und bildet einen Schmiermittelzurückhaltungsabschnitt aus, und verhindert eine Schwankung der Flüssigkeitsoberfläche des Schmiermittels, wodurch das Schmiermittel daran gehindert wird, herauszuspritzen, und zu dem äußeren Öffnungsabschnitt des Lagers herauszulecken. Weiterhin ist an dem äußeren Umfangsabschnitt des Flanschabschnitts 1-2 ein ringförmiger Vorsprung 1-4 so vorgesehen, dass er nach oben vorsteht.
Ein ringförmiges Labyrinthteil 4 steht im Eingriff mit der Verlängerung 3-1 des oberen Abschnitts des Gehäuses 3. Dieses Labyrinthteil 4 kann beispielsweise durch einen Kleber angebracht sein, der in eine Umfangsnut 3-2 eingespritzt wird, die in der Außenumfangsoberfläche des oberen Abschnitts des Gehäuses 3 eingespritzt wird. Bei dieser Ausführungsform ist das Labyrinthteil 4 im wesentlichen mit einem L-förmigen Querschnitt ausgebildet, und weist einen abgebogenen, ebenen Abschnitt 4-1 auf, der einen ebenen Wandabschnitt ausbildet, der nach innen abgebogen ist, und dem Flanschabschnitt 1-2 zugewandt ist. An dem inneren Umfangsabschnitt des Labyrinthteils 4 ist ein ringförmiger Vorsprung 4-2 so vorgesehen, dass er nach unten hin vorsteht.
Die vorspringende Oberfläche des ringförmigen Abschnitts 1-4 und der abgebogene, ebene Abschnitt 4-1 sind einander über einen Spalt zugewandt, der gleich dem Ausmaß ist, in welchem das Wellenteil 1 oberhalb während der Drehung des Wellenteils 1 schwebt, sowie einem Mikrospaltbetrag. Auf die gleiche Art und Weise sind die konvexe Oberfläche des ringförmigen Vorsprungs 4-2 und die obere Endoberfläche des Flanschabschnitts 1-2 einander zugewandt angeordnet, über einen Spalt, der gleich jenem Ausmaß ist, in welchem das Wellenteil 1 bei der Drehung des Wellenteils 1 schwebt, zusätzlich einem mikroskopischen Spaltausmaß. Die Oberflächen sind daher so angeordnet, dass sie an den jeweiligen Orten einander zugewandt sind, so dass ein Labyrinthdichtungsabschnitt 9 ausgebildet wird, der aus zwei Stufen einer Labyrinthdichtung besteht. Dieser Labyrinthdichtungsabschnitt 9 fängt die Energie des Schmiermittels ab, das versucht, zur Seite des äußeren Öffnungsabschnitts des Lagers ausgespritzt zu werden und herauszulecken, von dem Kapillardichtungsabschnitt 8, und unterdrückt das Leck. Gleichzeitig spielt der Labyrinthdichtungsabschnitt 9 eine Rolle beim Unterdrücken des Wellenteils 1 dagegen, dass dieses aus dem Lagerteil herausgezogen wird.
Ein ringförmiger Raum S ist zwischen dem Innenumfangsabschnitt des Labyrinthteils 4 und dem Wellenabschnitt 1-1 des Wellenteils 1 vorgesehen. Ein unterer Abschnitt eines Bossenabschnitts 12-1 einer nachstehend erläuterten Rotornabe 12, der im Eingriff mit dem oberen Endabschnitt des Wellenabschnitts 1-1 gelangt, geht durch diesen Raum S hindurch. Weiterhin berührt das untere Ende des Bossenabschnitts 12-1 den Innenumfangsabschnitt der oberen Endoberfläche des Flanschabschnitts 1-2 (siehe 4). Daher kann, wenn die Rotornabe 12 in Eingriff mit dem Wellenabschnitt 1-1 versetzt wird, einfach Genauigkeit beim Zusammenbau erzielt werden.
Auf der Außenumfangsoberfläche der Buchse 2 ist eine Durchgangsnut 2-3 an einem oder mehreren Orten vorgesehen, die in Axialrichtung verlaufen. Die Durchgangsnut 2-3 ist durch die Innenumfangsoberfläche des Gehäuses 3 abgedeckt, so dass ein Durchgangsloch ausgebildet wird. Der Mikrospalt zwischen dem Wellenteil 1 und der Buchse 2, der Mikrospalt zwischen der Buchse 2 und der Endkappe 5, der durch die Vorsprünge 5-1 der Endkappe 5 ausgebildet wird, welche die untere Endoberfläche der Buchse 2 berührt, der Mikrospalt zwischen der unteren Endoberfläche des Wellenteils 1 und der Endkappe 5, das Durchgangsloch, und der Kapillardichtungsabschnitt 8 stehen miteinander in Verbindung, und enthalten das Schmiermittel 6.
In Bezug auf den Wellenabschnitt 1-1 des Wellenteils 1 ist die Abmessung des Außendurchmessers jenes Abschnitts, der axial außerhalb des Flanschabschnitts 1-2 liegt, größer als die Abmessung des Außendurchmessers jenes Abschnitts, der axial innerhalb des Flanschabschnitts 1-2 liegt (jenes Abschnitts, der im Eingriff mit der Buchse 2 steht). Demzufolge kann die Steifigkeit der Welle, insbesondere jenes Abschnitts des Wellenabschnitts 1-1, der axial außerhalb des Flanschabschnitts 1-2 (des oberen Endabschnitts des Wellenabschnitts 1-1) liegt, erhöht werden. Weiterhin kann die Festigkeit beim Zusammenbau verbessert werden, wenn ein Drehelement wie die nachstehend geschilderte Rotornabe 12 und dergleichen mit dem oberen Endabschnitt des Wellenabschnitts 1-1 zusammengebaut wird.
4 ist eine vertikale Querschnittsansicht eines Spindelmotors, bei welchem das Fluiddynamikdrucklager gemäß Ausführungsform 1 eingesetzt wird. In diesen Figur ist ein Spindelmotor 10 als ein Spindelmotor des Typs mit einer sich drehenden Welle ausgebildet, und steht das Gehäuse 3 eines Fluiddynamikdrucklagers 0 im Eingriff mit einem Loch, das durch einen Bossenabschnitt 16 eines Gehäuses 11 hindurchgeht. Der Bossenabschnitt 16 ist so ausgebildet, dass er nach oben von einem unteren Abschnitt des Gehäuses 11 im wesentlichen im Zentrumsabschnitt des unteren Abschnitts in 4 vorsteht. Ein Bossenabschnitt 12-1 einer Rotornabe 12, die ein Drehelement dieses Motors bildet, steht im Eingriff mit dem oberen Endabschnitt des Wellenabschnitts 1-1 des Wellenteils 1 des Fluiddynamikdrucklagers 0. Diese Rotornabe 12 dreht sich vereinigt mit dem Wellenteil 1. Mehrere Informationsaufzeichnungsmedien (Aufzeichnungsdisketten), beispielsweise nicht dargestellte magnetische Disketten, optische Disketten, usw. sind in Schichten an der Außenumfangsoberfläche der Rotornabe 12 angebracht. Ein Gewindeloch 1-5 (siehe 1), das innerhalb des oberen Endabschnitts des Wellenabschnitts 1-1 vorhanden ist, wird dazu verwendet, ein Klemmteil zu befestigen, welches die Informationsaufzeichnungsmedien von oberhalb an dem Wellenabschnitt 1-1 befestigt ist.
Ein Stator 13, bei welchem Wicklungen um einen Statorkern herum gewickelt sind, steht im Eingriff mit der Außenumfangsoberfläche des Bossenabschnitts 16 des Gehäuses 11. Geringfügig von dem Stator 13 in Richtung des Durchmessers beabstandet sind Permanentmagneten 14, die im Eingriff mit einem Abschirmjoch stehen, in Umfangsrichtung so angeordnet, dass sie den Stator 13 umgeben, und sind an der Innenumfangsoberfläche der Umfangswand der Rotornabe 12 angebracht. Ein flexibles Verdrahtungssubstrat 15 kann an der unteren Oberfläche des Gehäuses 11 befestigt sein, und wenn ein elektrischer Steuerstrom, der dem Stator 13 von einer Ausgangsklemme des Verdrahtungssubstrats 15 zugeführt wird, beginnt sich eine Rotoranordnung, die aus den Permanentmagneten 14, der Rotornabe 12 und dem Wellenteil 1 besteht, in Bezug auf den Stator 13 zu drehen.
Ringförmige Anziehungsplatten 17, die an der unteren Oberfläche des Gehäuses 11 unmittelbar unter den Permanentmagneten 14 befestigt sind, ziehen die Permanentmagneten 14 an. Wenn das Wellenteil 1 durch eine Dynamikdruckkraft angehoben wird, die durch den Axialdynamikdruckerzeugungsabschnitt infolge der Drehung des Rotoranordnungskörpers erzeugt wird, werden die Permanentmagneten 14 in Richtung entgegengesetzt zur Richtung der Dynamikdruckkraft angezogen, so dass die vorstehende Oberfläche des ringförmigen Abschnitts 1-4 des Flanschabschnitts 1-2 nicht gegen die innere, ebene Oberfläche des Labyrinthteils 4 anstößt, und ein ausreichender Labyrinthzwischenraum aufrechterhalten wird.
5 ist eine Vertikalschnittansicht eines Festplattenlaufwerks, das mit einem Spindelmotor versehen ist, bei welchem das Fluiddynamikdrucklager gemäß Ausführungsform 1 eingesetzt wird.
Wie aus 5 hervorgeht, weist ein Festplattenlaufwerk 20 den Spindelmotor 10 auf, ein Gehäuse 11, ein Abdeckteil 21, das den Raum in dem Gehäuse 11 abdichtet, und einen sauberen Raum mit extrem weniger Verschmutzungen erzeugt, Festplatten 22, ein Klemmteil 23, welches die Festplatten 22 zusammenklemmt, Aufzeichnungsköpfe 24, welche Information in Bezug auf die Festplatten 22 schreiben und/oder aus diesen auslesen, einen Arm 25, der die Aufzeichnungsköpfe 24 haltert, und einen Schwingspulmotor 26, der die Aufzeichnungsköpfe 24 und den Arm 25 in eine vorbestimmte Position bewegt. Zwei Festplatten 22 sind auf der Rotornabe 12 angebracht, jedoch ist die Anzahl an Festplatten nicht auf diese Anzahl beschränkt. Die Festplatten 22 werden entsprechend der Drehung der Rotornabe 12 gedreht.
Paare aus oberen und unteren Aufzeichnungsköpfen 24 sind an den Abschnitten an den Enden der Spitze von Kopfstapelanordnungen befestigt, die an dem Arm 25 befestigt sind, der drehbar in Bezug auf einen geeigneten Ort des unteren Abschnitts des Gehäuses 11 gehaltert ist. Diese Paare oberer und unterer Aufzeichnungsköpfe 24 sind so angeordnet, dass sie eine Festplatte 22 sandwichartig einschließen, und Information in Bezug auf beide Oberflächen der jeweiligen Festplatte 22 einschreiben und/oder aus dieser auslesen. Bei diesem Laufwerk 20 für magnetische Disketten sind zwei magnetische Disketten 22 vorgesehen, und sind zwei Paare von Aufzeichnungsköpfen 24 vorgesehen.
Auf diese Weise wird der Spindelmotor 10, der mit dem Fluiddynamikdrucklager 0 der Ausführungsform 1 versehen ist, als Spindelmotor des Festplattenlaufwerks 20 verwendet. Daher kann ein Leck oder ein Ausspritzen von Schmiermittel von dem Fluiddynamikdrucklager 0 nach außerhalb unterdrückt werden, und tritt keine Verschmutzung des Motors und des Geräts infolge eines Herausspritzens des Schmiermittels auf. Daher werden ein Spindelmotor 10 und ein Festplattenlaufwerk 20 mit hoher Verlässlichkeit bei geringerem Kostenaufwand ohne Beeinträchtigung des Herstellungswirkungsgrades zur Verfügung gestellt.
Weiterhin ist bei diesem Beispiel der Spindelmotor 10, der mit dem Fluiddynamikdrucklager 0 gemäß Ausführungsform 1 versehen ist, bei dem Festplattenlaufwerk 20 vorgesehen. Allerdings kann auch statt der Festplatten 22 eine Aufzeichnungsdiskette wie beispielsweise eine CD oder eine DVD eingesetzt werden, und kann auch der Spindelmotor 10 bei einem Aufzeichnungsdiskettenlaufwerk verwendet werden, welches derartige Aufzeichnungsdisketten antreibt.
Während die Ausführungsform 1 wie voranstehend geschildert ausgebildet ist, ergeben sich die folgenden Auswirkungen.
Die Funktionsweise zum Verhindern eines Ausspritzens und Lecks des Schmiermittels ergibt sich durch zwei Abschnitte, nämlich den Kapillardichtungsabschnitt 8 und den Labyrinthdichtungsabschnitt 9, so dass das Ausspritzen von Schmiermittel und dessen Auslecken mit hoher Verlässlichkeit durch eine doppelte Abdichtungsfunktion infolge dieser beiden Abschnitte verhindert werden können.
Darüber hinaus sind diese beiden Abschnitte an Orten vorgesehen, welche direkt der Außenumfangsoberfläche und der oberen Endoberfläche des Flanschabschnitts 1-2 gegenüberliegen, so dass die Abmessung in Axialrichtung des Fluiddynamikdrucklagers 0 verringert wird, und eine Verkleinerung des Spindelmotors und dessen dünnere Ausbildung einfach erfolgen können.
Speziell ist der Labyrinthdichtungsabschnitt 9 als konvexe Oberfläche des ringförmigen Vorsprungs 1-4 ausgebildet, der auf dem Flanschabschnitt 1-2 vorgesehen ist, und der unteren Endoberfläche des Labyrinthteils 4 über einen Mikrospalt gegenüberliegend angeordnet ist, und ist die konvexe Oberfläche des ringförmigen Vorsprungs 4-2, der auf dem Labyrinthteil 4 vorgesehen ist, gegenüberliegend der oberen Endoberfläche des Flanschabschnitts 1-2 über dem Mikrospalt angeordnet. Daher wird eine doppelte Labyrinthdichtung ausgebildet, und werden die Auswirkungen zum Verhindern eines Herausspritzens und Lecks des Schmiermittels verbessert.
Gleichzeitig wird dieser Labyrinthdichtungsabschnitt 9 dazu eingesetzt, dass er als Abschnitt zum Verhindern des Herausziehens dient, damit verhindert wird, dass das Wellenteil 1 in Axialrichtung zur äußeren Öffnung herausgezogen wird, wodurch auch die Auswirkung des Herausziehens des Wellenteils verbessert werden kann.
Zusätzlich ist der Flanschabschnitt 1-2 an dem oberen Ende der Buchse 2 vorgesehen, und ist es nicht erforderlich, eine Axialdynamikdruckerzeugungsnut in der Endkappe 5 vorzusehen. Daher kann die Endkappe 5 dünner ausgebildet werden. Auch unter diesem Gesichtspunkt kann die Abmessung in Axialrichtung des Fluiddynamikdrucklagers 0 kleiner ausgebildet werden. Weiterhin wird, da der Radialdynamikdrucklagerabschnitt sich ans Zentrum annähert, in Axialrichtung des Gehäuses 11, auch das Problem gelöst, dass die Rotornabe 12 des Spindelmotors 10 dick werden könnte. Weiterhin wird auf diese Art und Weise der Spindelmotor 10 dünner ausgebildet, und wird auch durch Einsatz des dünneren Spindelmotors 10 die Herstellung eines dünneren Aufzeichnungsdisketten-Laufwerkes ermöglicht.
Weiterhin können bei dem Wellenteil 1 der Wellenabschnitt (Wellenteilhauptkörperabschnitt) 1-1 und der Flanschabschnitt 1-2 vereinigt ausgebildet werden, wobei es in diesem Fall nicht erforderlich ist, eine Positionierungsstufe in dem Wellenabschnitt zum Positionieren des Flanschabschnitts vorzusehen, wie dies erforderlich ist, wenn der Wellenabschnitt 1-1 und der Flanschabschnitt 1-2 getrennt ausgebildet sind. Daher kann die Abmessung des Außendurchmessers des oberen Endes des Wellenabschnitts 1-1 (des Teils außerhalb des Flanschabschnitts 1-2 in Axialrichtung) größer ausgebildet sein als die Abmessung des Außendurchmessers des Teils, das im Eingriff mit der Buchse steht (des Teils innerhalb des Flanschabschnitts 1-2 in Axialrichtung). Auf diese Weise kann die Steifigkeit der Welle erhöht werden, und kann die Festigkeit beim Zusammenbau verbessert werden, wenn die Rotornabe 12 mit dem oberen Endabschnitt des Wellenabschnitts 1-1 zusammengebaut wird. Daher kann, selbst wenn das Wellenteil 1 infolge der Verkleinerung eine kleinere Abmessung aufweist, einfach das Widerstandsvermögen in Bezug auf Schwingungen oder Stoßbelastungen erhalten werden.
Weiterhin können, da das Gehäuse 3 in Form eines geraden Zylinders ausgebildet werden kann, eine Druckbearbeitung und eine Extrusionsbearbeitung durchgeführt werden, wird der Produktionswirkungsgrad verbessert, und kann eine Verringerung der Kosten erzielt werden.
Weiterhin sind auf der Außenumfangsoberfläche der Buchse 2 eine oder mehrere Schmiermitteldurchgangsnuten 2-3 entlang der Axialrichtung vorgesehen. Daher sind eine oder mehrere Schmiermitteldurchgangslöcher infolge der Durchgangsnuten und der Innenumfangsoberfläche des Gehäuses vorhanden. Es wird das Problem gelöst, bei welchem dann, wenn der Durchmesser der Buchse 2 kleiner ausgebildet ist, es extrem schwierig ist, die Bearbeitung eines oder mehrerer Durchgangslöcher in der Buchse 2 durchzuführen. Da die Bearbeitung einfach ist, wird auch in dieser Hinsicht der Herstellungswirkungsgrad verbessert, und kann eine Verringerung des Kostenaufwands erzielt werden.
Weiterhin ist ein ringförmiger Raum S zwischen dem Innenumfangsabschnitt des Labyrinthteils 4 und dem Wellenabschnitt 1-1 des Wellenteils 1 vorhanden, und geht der untere Abschnitt des Bossenabschnitts 12-1 der Rotornabe 12, der im Eingriff mit dem oberen Endabschnitt des Wellenabschnitts 1-1 steht, durch den Raum S hindurch, und berührt das untere Ende des Bossenabschnitts 12-1 die obere Endoberfläche des Flanschabschnitts 1-2. Daher kann, da die obere Endoberfläche des Flanschabschnitts 1-2 als eine Oberfläche eingesetzt werden kann, welche gegen das untere Ende des Bossenabschnitts 12-1 anstößt, die Genauigkeit beim Zusammenbau der Rotornabe 12 mit dem Wellenteil 1 einfach erzielt werden.
Weiterhin kann bei dem Spindelmotor 10, der mit dem Fluiddynamikdrucklager 0 der Ausführungsform 1 versehen ist, und bei dem Aufzeichnungsdisketten-Laufwerk 20, das mit dem Spindelmotor 10 versehen ist, ein Leck oder ein Verspritzen von Schmiermittel von dem Fluiddynamikdrucklager 0 nach außen verhindert werden, und tritt keine Verschmutzung des Motors und des Laufwerks infolge eines Verspritzens von Schmiermittel auf. Daher können ein Spindelmotor 10 und ein Aufzeichnungsdisketten-Laufwerk 20 mit hoher Verlässlichkeit bei geringerem Kostenaufwand zur Verfügung gestellt werden, ohne den Herstellungswirkungsgrad zu beeinträchtigen.
[Ausführungsform 2]
Nachstehend wird eine zweite Ausführungsform (Ausführungsform 2) der Erfindung gemäß der vorliegenden Anmeldung erläutert.
2 ist eine Querschnittsansicht eines Fluiddynamikdrucklagers gemäß Ausführungsform 2. Der Unterschied zwischen dem Fluiddynamikdrucklager 0' gemäß Ausführungsform 2 und dem Fluiddruck 0 gemäß Ausführungsform 1 besteht darin, dass bei dem Fluiddynamikdrucklager 0' der Ausführungsform 2 der ringförmige Vorsprung 4-2 weggelassen ist, der auf dem Labyrinthteil 4 bei dem Fluiddynamikdrucklager 0 der Ausführungsform 1 vorgesehen ist.
Infolge dieser Ausbildung des Fluiddynamikdrucklagers 0' der Ausführungsform 2 ist keine Doppelllabyrinthdichtungsfunktion vorgesehen, und ist kein Raum zwischen doppelten Labyrinthdichtungsstufen vorhanden. Daher wird der Unterdrückungseffekt von Verspritzen und Lecken von Schmiermittel der Labyrinthdichtung geringfügig beeinträchtigt, im Vergleich zum Fluiddynamikdrucklager 0 der Ausführungsform l. Die anderen Auswirkungen sind jedoch ebenso wie bei der Erfindung gemäß Ausführungsform 1. Wenn der ringförmige Vorsprung 4-2 weggelassen wird, kann das Labyrinthteil 4 einfach durch Pressformen und dergleichen bearbeitet werden. Wenn keine signifikanten Schwingungen oder Stoßbelastungen von außen vorhanden sind, und eine geringe Wahrscheinlichkeit für ein Verspritzen oder Herauslecken von Schmiermittel vorhanden ist, oder wenn gewünscht ist, eine einfache Labyrinthfunktion hinzuzufügen, die verlässlich die Sicherheit erhöht, ist das Fluiddynamikdrucklager 0' der Ausführungsform 2 vorzuziehen, und ist ein Kostenvorteil vorhanden.
[Ausführungsform 3]
Nachfolgend wird eine dritte Ausführungsform (Ausführungsform 3) der Erfindung gemäß der vorliegenden Anmeldung erläutert.
3 ist eine Querschnittsansicht eines Fluiddynamikdrucklagers gemäß Ausführungsform 3. Der Unterschied zwischen dem Fluiddynamikdrucklager 0'' der Ausführungsform 3 und dem Fluiddynamikdrucklager 0 der Ausführungsform 1 besteht darin, dass bei dem Fluiddynamikdrucklager 0'' der Ausführungsform 3 der ringförmige Vorsprung 1-4 weggelassen ist, der auf dem Flanschabschnitt 1-2 bei dem Fluiddynamikdrucklager 0 der Ausführungsform 1 vorhanden ist.
Infolge dieser Ausbildung des Fluiddynamikdrucklagers 0'' der Ausführungsform 3 ist keine Doppellabyrinthdichtungsfunktion vorhanden, und ist kein Raum zwischen doppelten Labyrinthdichtungsstufen vorhanden. Daher wird der Effekt der Unterdrückung des Verspritzens und Herausleckens von Schmiermittel der Labyrinthdichtung geringfügig beeinträchtigt, im Vergleich zum Fluiddynamikdrucklager 0 der Ausführungsform 1, jedoch sind die anderen Auswirkungen die gleichen. Insbesondere dann, wenn keine signifikanten Schwingungen oder externe Stoßbelastungen vorhanden sind, und eine geringe Wahrscheinlichkeit dafür besteht, dass Schmiermittel herausspritzt oder herausleckt, ist das Fluiddynamikdrucklager 0'' der Ausführungsform 3 vorzuziehen. Es gibt auch einen weiteren Vorteil, nämlich dass das Labyrinthteil 4 nicht von Anfang an angebracht ist, und später hinzugefügt werden kann, was auch einen Kostenvorteil darstellt.
Die Erfindung gemäß der vorliegenden Anmeldung ist nicht auf die voranstehend beschriebenen, speziellen Ausführungsformen beschränkt. Verschiedene Änderungen, Ersetzungen und Verbesserungen sind innerhalb des Wesens und Umfangs der Erfindung möglich.
So beträgt beispielsweise bei den voranstehend geschilderten Ausführungsformen 1-3 die Anzahl an Labyrinthdichtungsstufen ein oder zwei, aber es kann durch Erhöhung der Anzahl an Stufen in Abhängigkeit von der Stärke der Schwingungen oder externer Stoßbelastungen die Verlässlichkeit der Unterdrückung des Verspritzens und Herausleckens von Schmiermittel weiter verbessert werden.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Fluiddynamikdrucklager weist Dynamikdrucknuten auf, die zwischen einem Wellenteil und einem Lagerteil vorgesehen sind. Das Wellenteil weist einen Flanschabschnitt 1-2 auf, und es ist ein Kapillardichtungsabschnitt 8 zwischen einer Außenumfangsoberfläche des Flanschabschnitts und einer Innenumfangsoberfläche des Lagerteils vorhanden. Ein ringförmiges Labyrinthteil 4 steht im Eingriff mit einem oberen Abschnitt des Lagers, und ein Labyrinthdichtungsabschnitt wird durch (i) einen ringförmigen Vorsprung 1-4 festgelegt, der auf einer oberen Endoberfläche des Flanschabschnitts vorgesehen ist, und dem Labyrinthteil über einen Mikrospalt zugewandt ist, und/oder durch (ii) einen ringförmigen Vorsprung 4-2, der auf einer unteren Endoberfläche des Labyrinthteils vorgesehen ist, und dem Flanschabschnitt über einen Mikrospalt zugewandt ist.

Claims

Fluiddynamikdrucklager, bei welchem vorgesehen sind: ein Wellenteil und ein Lagerteil, die so gehaltert sind, dass eine Relativdrehung zwischen dem Wellenteil und dem Lagerteil ermöglicht wird, wobei ein Mikrospalt zwischen dem Wellenteil und dem Lagerteil vorhanden ist, und Schmiermittel enthält, wobei: das Wellenteil einen Flanschabschnitt aufweist; ein Kapillardichtungsabschnitt zwischen einer Außenumfangsoberfläche des Flanschabschnitts und einer Innenumfangsoberfläche des Lagerteils vorhanden ist; der Kapillardichtungsabschnitt eine Umfangsnut zum Unterdrücken des Verspritzens von Schmiermittel aufweist, die auf (i) einer Außenumfangsoberfläche des Flanschabschnitts und/oder (ii) einer Oberfläche des Lagers gegenüberliegend der Außenumfangsoberfläche des Flanschabschnitts vorgesehen ist; ein ringförmiges Labyrinthteil im Eingriff mit einem oberen Abschnitt des Lagers steht, wobei ein Labyrinthdichtungsabschnitt durch (i) einen ringförmigen Vorsprung festgelegt wird, der auf einer oberen Endoberfläche des Flanschabschnitts vorgesehen ist, und dem Labyrinthteil über einen Mikrospalt zugewandt ist, und/oder (ii) durch einen ringförmigen Vorsprung, der auf einer unteren Endoberfläche des Labyrinthteils vorgesehen ist, und dem Flanschabschnitt über einen Mikrospalt zugewandt ist; eine Dynamikdrucknut, die einen Dynamikdruck erzeugt, der eine Belastung in Radialrichtung aufnimmt, entweder auf einer Außenumfangsoberfläche der Welle oder einem Innenumfang des Lagerteils vorgesehen ist; und eine Dynamikdrucknut, die einen Dynamikdruck erzeugt, der eine Belastung in Axialrichtung aufnimmt, entweder auf der oberen Endoberfläche des Lagerteils vorgesehen ist, welche der unteren Endoberfläche des Flanschabschnitts zugewandt ist, oder auf der unteren Endoberfläche des Flanschabschnitts vorgesehen ist.
Fluiddynamikdrucklager nach Anspruch 1, bei welchem der Labyrinthdichtungsabschnitt nur durch den ringförmigen Vorsprung festgelegt wird, der auf der oberen Endoberfläche des Flanschabschnitts vorgesehen ist.
Fluiddynamikdrucklager nach Anspruch 1, bei welchem der Labyrinthdichtungsabschnitt nur durch den ringförmigen Vorsprung festgelegt wird, der auf der unteren Endoberfläche des Labyrinthteils vorgesehen ist.
Fluiddynamikdrucklager nach Anspruch 1, bei welchem der Labyrinthdichtungsabschnitt durch sowohl (i) den ringförmigen Vorsprung, der auf der oberen Endoberfläche des Flanschabschnitts vorgesehen ist, als auch durch (ii) den ringförmigen Vorsprung festgelegt wird, der auf der unteren Endoberfläche des Labyrinthteils vorgesehen ist.
Fluiddynamikdrucklager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem der Flanschabschnitt vereinigt mit dem Wellenteil ausgebildet ist.
Fluiddynamikdrucklager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welchem die Dynamikdrucknut, die einen Dynamikdruck erzeugt, der eine Belastung in Axialrichtung aufnimmt, in der oberen Endoberfläche des Lagerteils vorgesehen ist.
Fluiddynamikdrucklager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welchem eine Außendurchmesserabmessung des Wellenteils außerhalb des Flanschabschnitts in Axialrichtung größer oder gleich einer Außendurchmesserabmessung des Wellenteils einwärts des Flanschabschnitts in Axialrichtung ist.
Fluiddynamikdrucklager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welchem das Labyrinthteil im Querschnitt L-förmig ist.
Fluiddynamikdrucklager nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welchem das Lagerteil weiterhin aufweist: eine Buchse, die im Eingriff mit dem Wellenteil steht; ein Gehäuse, das die Buchse haltert, wobei das Labyrinthteil im Eingriff mit einem oberen Abschnitt des Gehäuses steht; und eine Endkappe, die im Eingriff mit einem unteren Endabschnitt des Gehäuses steht, wobei: auf einer Außenumfangsoberfläche der Buchse eine oder mehrere Schmiermitteldurchgangsnuten vorhanden sind, die in Axialrichtung der Buchse verlaufen.
Fluiddynamikdrucklager nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welchem: ein ringförmiger Raum zwischen einer Innenumfangsoberfläche des Labyrinthteils und einer Außenumfangsoberfläche des Wellenteils vorhanden ist; und ein unterer Abschnitt eines Bossenabschnitts eines Drehelements, das im Eingriff mit dem oberen Endabschnitt des Wellenteils steht, durch den ringförmigen Raum hindurchgeht, und ein unteres Ende des Bossenabschnitts in Berührung mit der oberen Endoberfläche des Flanschabschnitts gelangen kann.
Spindelmotor, der mit dem Fluiddynamikdrucklager nach einem der Ansprüche 1 bis 10 versehen ist, wobei vorgesehen sind: ein Stator, der an einem Gehäuse befestigt ist; ein Rotor, der mit einer Rotornabe versehen ist, die ein Drehelement bildet, das im Eingriff mit einem oberen Endabschnitt des Wellenteils steht, und mit einem Rotormagneten versehen ist, der im Eingriff mit der Rotornabe steht, und ein Drehmagnetfeld in Zusammenarbeit mit dem Stator erzeugt, und drehbar in Bezug auf das Gehäuse angeordnet ist; wobei: die Fluiddynamikdrucklagervorrichtung die Drehung des Rotors unterstützt; und der Rotor durch eine magnetische Kraft in Richtung entgegengesetzt zu einer Richtung eines Dynamikdrucks angezogen wird, der durch eine Dynamikdrucknut zur Erzeugung eines Dynamikdrucks erzeugt wird, der eine Belastung in Axialrichtung in dem Fluiddynamikdrucklager aufnimmt, und die Belastung durch Ausgleich des Dynamikdrucks und der magnetischen Kraft abgefangen wird.
Aufzeichnungsdisketten-Laufwerk, das mit dem Spindelmotor nach Anspruch 11 versehen ist, wobei vorgesehen ist: ein Aufzeichnungskopf, der Information in Bezug auf eine Aufzeichnungsdiskette schreibt und/oder liest; wobei der Spindelmotor den Drehantrieb der Aufzeichnungsdiskette durchführt.