DE19733566B4 - Spindelmotor mit Hülse - Google Patents
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Abstract
Spindelmotor,
insbesondere zum Antrieb eines Festplattenlaufwerks, mit einem Stator
(2), einem Rotor (8), einer dazwischenliegenden, feststehenden Achse
(1), die mindestens ein Lager (5; 6) trägt, sowie einem Antrieb, wobei
der Rotor (8) oder der Stator (2) mit einer Hülse (11; 18; 22; 23) versehen
ist, die das mindestens eine Lager (5, 6) aufnimmt wobei die Hülse (11;
18; 22; 23) an mindestens einer ihrer Stirnseiten einen radial zur
Achse (1) gerichteten Flansch (13) aufweist, dadurch gekennzeichnet,
dass die Stirnseite des Flansches (13) der Hülse zusammen mit der Achse
(1) unmittelbar einen Dichtspalt (15) ausbildet, der Rotor und Stator
gegeneinander abdichtet.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Spindelmotor mit Traghülse nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Derartige Spindelmotoren sind in der Ausführungsform bekannt geworden, daß in einem Stator ein Wickelpaket angeordnet ist, welches aus einem Blechpaket und Wicklungen besteht, wobei weiter ein Rotor vorgesehen ist, der mittels voneinander beabstandeter Lager auf einer Achse drehbar gelagert ist.
- Hierbei besteht der Spindelmotor in herkömmlicher Weise aus einem Stator, der drehfest mit der Achse verbunden ist, wobei auf der Achse die Lager befestigt sind und die Lager ihrerseits mit dem drehbaren Rotor verbunden sind.
- Im übrigen ist die Erfindung nicht auf die beschriebene Anordnung beschränkt, sondern es kann auch der umgekehrte Weg verwendet werden, daß nämlich die Achse drehbar ausgebildet ist und der Rotor mit dem Stator vertauscht ist.
- Ein Nachteil bei derartigen Spindelmotoren, insbesondere wenn sie für den Antrieb bei Festplattenlaufwerken verwendet werden, besteht darin, daß es relativ schwierig ist, die Lager passgenau auszurichten und zu befestigen. Zur Festlegung der Lager im Rotor und Stator ist es bekannt, die gegeneinander drehbaren, durch Wälzkörper beabstandeten Innen- bzw. Außenringe mittels Preß- und/oder Klebeverbindung zu befestigen. Um diese Teile (Innen- bzw. Außenringe) in der geforderten Genauigkeit paßgenau und lagerichtig zu orientieren und mit den entsprechenden Gegenstücken zu verbinden, ist jedoch ein erheblicher Montageaufwand erforderlich.
- In der Regel wurden die Lager verklebt. Es liegt auf der Hand, daß diese Montage mit hohen Toleranzen behaftet war, so daß es nicht immer gewährleistet war, daß die Lager richtig montiert wurden. Es ist im übrigen auch bekannt, bestimmte Montagehilfen zu verwenden, um diese Einpaßarbeit zu erleichtern.
- Eine weitere Schwierigkeit ist die Abdichtung eines solchen Lagers, mit möglichst geringem zusätzlichen Aufwand.
- Aus der
DE 37 31 141 C2 ist bekannt, daß eine umlaufende Hülse in Zusammenwirkung mit einer feststehenden Welle eingesetzt wird um die Lager aufzunehmen. - Die
DE 40 19 658 A1 offenbart, entsprechend den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, einen Spindelmotor mit einem Stator, einem Rotor, einer dazwischenliegenden, feststehenden Achse, die mindestens ein Lager trägt, sowie einem Antrieb, wobei der Rotor oder der Stator mit einer Hülse versehen ist, die das mindestens eine Lager aufnimmt, wobei die Hülse an mindestens einer ihrer Stirnseiten einen radial zur Achse gerichteten Flansch aufweist. Zur Abdichtung des Lagers sind beidseitig der Lager Schutzplatten vorgesehen, die eine Labyrinthdichtung bilden. Diese Schutzplatten müssen separat monitert werden. - Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Spindelmotor der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß die Montagegenauigkeit erhöht wird, insbesondere eine lagerichtige Befestigung der beabstandeten Lager auf der Achse erreicht wird, und daß die körperschallbedingte Schwingungsübertragung eine größtmögliche Dämpfung erfährt. Ferner soll eine einfach zu montierende Dichtanordnung vorgesehen sein.
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die technische Lehre des Anspruchs 1 gelöst.
- Wichtig bei der vorliegenden Erfindung ist, daß nun zwischen dem drehbaren Teil der Lager und dem Rotor eine Hülse angeordnet ist, die bevorzugt aus einem Kunststoffmaterial besteht. Diese Hülse dient als Montagehilfe und wird als verlorene leere Hülse mit in den Motor eingebaut; damit ist gewährleistet, daß die Zuordnung der Lager zu der Hülse einerseits und andererseits die Hülse zu der Achse stets aufrechterhalten bleibt.
- Ein weiterer Vorteil der Verwendung einer Hülse aus einem Kunststoffmaterial ist der, daß eine Geräuschdämpfung stattfindet. Nachdem die Hülse erfindungsgemäß die Kugellager radial außen umgibt, handelt es sich also um eine becherförmige Anordnung, in welcher die Kugellager aufgenommen sind, so daß dieser aus Kunststoff bestehende Becher die Geräusche, welche von den Lagern ausgehen dämpft.
- Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt nun darin, daß diese Hülse gleichzeitig auch als Dichtanordnung zur Achse hin ausgebildet werden kann, sofern die Hülse mit dem Rotor drehfest verbunden ist. Der nächst der Achse befindliche Abschnitt dieser Hülse kann nun als Dichtungsanordnung, bevorzugt als Labyrinthdichtung ausgebildet werden.
- Weiterer Vorteil der Anordnung ist, daß die Hülse nun auch lagerichtig in axialer Richtung im Rotor verankert werden kann, wenn im Rotor entsprechende Aufnahmen und Anschläge vorhanden sind, welche mit der Hülse zusammenwirken, so daß die Hülse auch lagenrichtig im Rotor befestigt werden kann.
- Auf diese Weise wird also eine lagenrichtige Zuordnung der Teile des Rotors zu der Hülse und von den Lagern zur Achse gewährleistet.
- Mit der Ausbildung der Labyrinthdichtung in werkstoffeinstückiger Anordnung mit der Hülse ergibt sich der Vorteil der Zusammenfassung von Teilen. Beim Stand der Technik ist es nämlich bekannt, die Labyrinthdichtung als separaten Ring mit dem Rotor zu verbinden, wodurch also ein separates Teil notwendig ist, welches die Notwendigkeit schafft, diesen Ring noch separat mit dem Rotor über Klebespalte zu verbinden.
- Derartige Klebespalte erhöhen aber die Unwucht des Rotors. Dies wird nach der Erfindung dadurch vermieden, daß nun die Labyrinthdichtung in der Hülse selbst integriert ist, wodurch ein eigener Klebespalt vermieden wird und hiermit die Unwucht des Rotors stark vermindert wird.
- Es wird auch die Effektivität der besagten Dichtung erhöht, weil eben der Dichtungsspalt wesentlich verringert wird, und die vorher erwähnten Klebespalte entfallen, nachdem ja die Dichtung unmittelbar werkstoffeinstückig mit der Hülse ausgebildet ist.
- Ein weiterer Vorteil der vorgeschlagenen Lösung besteht darin, daß durch die axiale Fixierung der Lager, in der erfindungsgemäßen Hülse der Axialschlag des Rotors und damit zwangsläufig der Axialschlag des Datenträgers (Festplatte), der ja mit dem Rotor fest verbunden ist, verringert wird.
- Die Hülse kann hierbei mehrere unterschiedliche Formgebungen aufweisen; sie kann becherförmig ausgebildet werden und einen oder mehrere axiale Flansche aufweisen; sie kann aber auch ohne axiale Flansche ausgebildet sein.
- Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.
- Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung, offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
- Im folgenden wird die Erfindung anhand von mehrere Ausführungswege darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
- Es zeigen:
-
1 : Schnitt durch einen Spindelmotor mit Hülse in einer ersten Ausführungsform; -
2 : Schnitt durch einen Spindelmotor mit Hülse in einer zweiten Ausführungsform; -
3 : Schnitt durch einen Spindelmotor in einer dritten Ausführungsform; -
4 : Schnitt durch den Spindelmotor in einer vierten Ausführungsform. - In allen nachfolgend beschriebenen Zeichnungen sind die gleichen Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen, so daß eine eigene, separate Beschreibung jeder Zeichnung entfallen kann.
- In der
1 besteht der Spindelmotor aus einer Achse1 , die drehfest mit einem Stator2 verbunden ist. Der Stator2 ist hierbei als scheibenförmiges Teil ausgebildet und trägt in ansich bekannter Weise das Wickelpaket3 , welches noch mit zugeordneten Anschlußstiften4 in den Stator2 hineingeführt ist. - Auf der Achse
1 sind hierbei in gegenseitigem Abstand voneinander Lager5 ,6 befestigt, wobei zwischen den Außenringen dieser Lager ein Abstandsring7 angeordnet ist. Der Rotor8 besteht aus einem becherförmigen Teil, welches eine innere, zentrale Ausnehmung24 definiert, in welche die erfindungsgemäße Hülse11 paßgenau eingepreßt und/oder geklebt ist. - Die Hülse
11 besteht bevorzugt aus einem Kunststoffmaterial, sie kann aber auch ebenso gut aus einem Leichtmetall, aus Kupfer oder aus einem anderen metallischen Werkstoff bestehen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Hülse11 einen axialen Ansatz12 auf, welcher gleichzeitig in dichtem Abstand zu dem Außenumfang der Achse1 angeordnet ist und eine Dichtung15 ausbildet, die bevorzugt als Labyrinthdichtung ausgebildet ist. - Der axiale Ansatz
12 geht in einen horizontalen Flansch13 über, an dem die Stirnseite des oberen Lagers5 liegt. Dieser horizontale Flansch13 geht wiederum in einen vertikalen Flansch14 über, der mit der zugeordneten Ausnehmung24 verklebt und/oder verpreßt ist. - Der Rotor
8 bildet als Boden der Ausnehmung24 einen horizontalen Ansatz9 aus, auf dem die Stirnseite17 der becherförmigen Hülse11 aufsteht und der dort als Anschlag wirkt. - Das untere Lager
6 ist ebenso wie das obere Lager5 an der Innenseite des Flansches14 der Hülse11 verklebt und/oder verpreßt. - Die radial einwärts gerichtete Stirnseite des Ansatzes
9 des Rotors8 bildet eine Dichtung10 zur Achse1 , die ebenfalls bevorzugt als Labyrinthdichtung ausgebildet ist. - In
2 ist eine andere Ausführungsform einer Hülse18 dargestellt, wobei erkennbar ist, daß die Dichtung15 zur Achse1 direkt im Bereich der Stirnseite des horizontalen Flansches13 ausgebildet ist. - Der vertikale Flansch
14 weist einen Ansatz19 auf, der als Anschlag auf dem Rotor8 aufsitzt und der mit seinem übrigen Teil des Flansches eine Dichtung21 mit dem Stator bildet. - Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Rotor
8 mit seiner inneren, zentralen Ausnehmung24 mit dem vertikalen Schenkel14 der Hülse18 verbunden. - In
4 ist im Vergleich zur2 eine Umkehrung gezeigt, wo erkennbar ist, daß die becherförmige Hülse23 auch umgekehrt eingebaut werden kann, so daß der horizontale Flansch13 unten liegt und mit seiner Stirnseite unmittelbar die Dichtung15 zur Achse1 bildet. - Die in
3 dargestellte Hülse22 ist ebenso wie die in4 dargestellte Hülse umgekehrt eingebaut, ist als becherförmiges Teil ausgebildet und weist aber – im Gegensatz zur4 – einen axialen Ansatz12 auf, dessen radial einwärts gerichtete Stirnfläche die Dichtung15 bildet. - Allen Ausführungsformen ist gemeinsam, daß die Hülse als verlorene Montagehilfe dient und daß zunächst in die Hülse das auf dem horizontalen Flansch aufstehende Lager
5 eingebracht wird und mit der Hülse verbunden wird, daß dann der Abstandsring7 eingebracht wird und danach dann das andere Lager6 und daß die genannten drei Teile mit der Hülse über die vorher genannten Befestigungsmittel verbunden werden. Danach wird dann die Achse eingebaut und lagenrichtig zu der Hülse zentriert. - In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist es vorgesehen, daß zunächst auf der Achse
1 – bezogen auf die Darstellung in2 – das obere Lager5 lagenrichtig montiert wird. Es wird dann die Hülse18 mit dem horizontalen Flansch13 auf das obere Lager5 aufgesetzt und mit dem Lager5 verbunden. Danach wird in die Hülse der Abstandsring7 eingebracht und danach dann das untere Lager6 . Alle Teile werden fest mit der Hülse18 verbunden. Danach wird das so komplettierte Teil mit dem Rotor8 verbunden und schließlich wird die Achse1 mit dem Stator2 lagerichtig und drehfest verbunden. - Mit dem Begriff „verbunden" werden sämtliche bekannte Befestigungsmittel gemeint, nämlich Verpressen, Verkeilen, Verkleben, Schrumpfen, Schweißen und dgl. mehr.
- Es werden also die Lager
5 ,6 , ggf. zusammen mit dem Abstandsring7 , in die Hülse11 ;18 ;22 ;23 eingebracht und anschließend erst zusammen mit der Hülse mit der Achse1 sowie dem Rotor8 bzw. Stator2 verbunden. Hierdurch wird die Montagegenauigkeit erheblich erhöht, gleichzeitig werden die Lager sehr viel besser als bisher zueinander ausgerichtet. -
- 1
- Achse
- 2
- Stator
- 3
- Wickelpaket
- 4
- Anschlußstifte
- 5
- Lager
- 6
- Lager
- 7
- Abstandsring
- 8
- Rotor
- 9
- Ansatz
(Rotor
8 ) - 10
- Dichtung
- 11
- Hülse
- 12
- Ansatz
- 13
- Flansch (horizontal)
- 14
- Flansch (vertikal)
- 15
- Dichtung
- 16
- 17
- Stirnseite
- 18
- Hülse
- 19
- Ansatz
- 20
- 21
- Dichtung
- 22
- Hülse
- 23
- Hülse
- 24
- Ausnehmung
Claims (7)
- Spindelmotor, insbesondere zum Antrieb eines Festplattenlaufwerks, mit einem Stator (
2 ), einem Rotor (8 ), einer dazwischenliegenden, feststehenden Achse (1 ), die mindestens ein Lager (5 ;6 ) trägt, sowie einem Antrieb, wobei der Rotor (8 ) oder der Stator (2 ) mit einer Hülse (11 ;18 ;22 ;23 ) versehen ist, die das mindestens eine Lager (5 ,6 ) aufnimmt wobei die Hülse (11 ;18 ;22 ;23 ) an mindestens einer ihrer Stirnseiten einen radial zur Achse (1 ) gerichteten Flansch (13 ) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseite des Flansches (13 ) der Hülse zusammen mit der Achse (1 ) unmittelbar einen Dichtspalt (15 ) ausbildet, der Rotor und Stator gegeneinander abdichtet. - Spindelmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Lager (
5 ,6 ) für die Lagerung des Rotors (8 ) vorgesehen sind, die mittels eines Abstandsrings (7 ) zueinander beabstandet sind. - Spindelmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (
11 ;18 ;22 ;23 ) becherförmig ausgebildet ist. - Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseite des Flansches (
13 ) durch einen axialen Ansatz (12 ) verlängert ist. - Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (
11 ;18 ;22 ;23 ) zusammen mit dem mindestens einen Lager (5 ;6 ) gegenüber der Achse (1 ) eine Labyrinthdichtung ausbildet. - Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (
11 ;18 ;22 ;23 ) aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist. - Spindelmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (
11 ;18 ;22 ;23 ) aus einem schwingungsdämpfenden Material besteht.
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