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DE3528121A1 - Gleitlager fuer praezisionslauf - Google Patents

Gleitlager fuer praezisionslauf

Info

Publication number
DE3528121A1
DE3528121A1 DE19853528121 DE3528121A DE3528121A1 DE 3528121 A1 DE3528121 A1 DE 3528121A1 DE 19853528121 DE19853528121 DE 19853528121 DE 3528121 A DE3528121 A DE 3528121A DE 3528121 A1 DE3528121 A1 DE 3528121A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
bearing
shaft
radial
sliding bearing
lateral force
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE19853528121
Other languages
English (en)
Inventor
Johann-Georg Dr Kohl
Harald Rapp
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Papst Licensing GmbH and Co KG
Original Assignee
Papst Motoren GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Papst Motoren GmbH and Co KG filed Critical Papst Motoren GmbH and Co KG
Priority to DE19853528121 priority Critical patent/DE3528121A1/de
Publication of DE3528121A1 publication Critical patent/DE3528121A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B25/00—Apparatus characterised by the shape of record carrier employed but not specific to the method of recording or reproducing, e.g. dictating apparatus; Combinations of such apparatus
    • G11B25/04—Apparatus characterised by the shape of record carrier employed but not specific to the method of recording or reproducing, e.g. dictating apparatus; Combinations of such apparatus using flat record carriers, e.g. disc, card
    • G11B25/043—Apparatus characterised by the shape of record carrier employed but not specific to the method of recording or reproducing, e.g. dictating apparatus; Combinations of such apparatus using flat record carriers, e.g. disc, card using rotating discs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/02—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only
    • F16C17/028—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only with fixed wedges to generate hydrodynamic pressure, e.g. multi-lobe bearings
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    • G11B19/2009—Turntables, hubs and motors for disk drives; Mounting of motors in the drive
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Description

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Weiterhin kann die Seitenkraft waehrend des Laufs geregelt werden, beispielsweise in Abhaengigkeit vom Arbeitszustand des Schreibkopfes. Das ist insofern von Interesse, als der Schreibkopf nur in einem geringen Prozentsatz der Laufzeit in Taetigkeit ist und nur dann die hohe Laufpraezision erforderlich ist. Den Rest der Zeit stellt der Laufzustand der Platte eine mechanische Bereitschaftsreserve dar. Durch Aufbringen der Seitenkraft nur fuer den Fall des tatsaechlichen Schreibkopfbetriebes kann der Verbrauch von Antriebsenergie des Laufwerkes verringert werden.
Das ist insbesondere der Fall, wenn das Lager als Mehrflaechengleitlager ausgebildet und das Magnetfeld zentrisch zu einer der Schnittlinien der Teilflaechen angeordnet ist.
Durch diese Anordnung entsteht durch die Seitenkraft eine prismatische Lagerung der Welle zwischen den beiden Lagerflaechen. Dadurch wird der nichtrepruduzierbare Schlag weiter verringert, gleichzeitig aber der spezifische Lagerdruck und damit die Reibung erhoeht. Gerade hierbei fuehrt die Verringerung der Lagerreibung waehrend der Totzeit des Sprechkopfes zu einer Verringerung des mittleren Verbrauchs von Antriebsenergie.
In einer Weiterentwicklung ist das Seitenkraftlager als Radial-Axial-Gleitlager ausgebildet, in dem ein als Ferrofluid ausgebildeter Schmierstoff angeordnet ist und in dem als Ferrofluidichtung dienende Polplatten der Welle an den Lagerenden gegenueberstehen.
In der Zeichnung anhand derer die Erfindung weiter erlaeutert wird, zeigen:
Fig. 1: Ein mechanisches Seitenkraftlager
Fig. 2: Die Kraefteverteilung in einem magnetischen Seitenkraftlager im Querschnitt
Fig. 3: Magnetisches Radial-Axial-Gleitlager.
Ein Gleitlager 100 besteht aus zwei Lagerhaelften 101, 102 und einer Stahlwelle 110 und lagert den Rotor 200 eines Plattenlaufwerks 300 einer Datenverarbeitungsanlage. Die Lagerhaelften 101, 102 bestehen aus einem der gaengigen Lagermetalle und uebernehmen die Radiallast der Welle 110. Die Axiallast wird durch ein Axiallager 120 aufgenommen.
Ein schwimmender Lagerring 103 stuetzt sich mit einer Druckfeder 104 auf dem Lagergehaeuse 105 ab und erzeugt dadurch eine Radialkraft F auf die Welle 110. Dieser Radialdruck verringert die als "nichtroproduzierbaren Schlag" bezeichneten radialen statistischen Schwankungen der Welle erheblich.
Als Dichtung gegen den Aussenraum koennen Ferrofluid-Dichtungen 1090, 1091 verwendet werden, bei denen eine magnetisierbare Fluessigkeit 1095 zwischen einer Polplatte 1090 und einer Stahlwelle 110 angeordnet ist.
In einem Querschnitt durch ein Seitenkraftlager mit Mehrfachgleitflaechen 1010, 1015, 1020 in Fig. 2 sind die Kraefte dargestellt, die dadurch entstehen, dass die Seitenkraft auf die Welle 110 durch einen Magneten 1040 erzeugt wird. Die Lagerflaechen 1010, 1015 schneiden sich in einer Kante 1025. Die Magnetkraft fuehrt zu einer prismatischen Anlage der Welle 110 in den Punkten 1011, 1016. Der Magnet 1040 kann ein Permanentmagnet, oder - wie gezeichnet - ein durch eine Regeleinrichtung 1070 geregelter Elektromagnet sein.
Im Falle eines geregelten Elektromagneten koennen die Anlagekraefte optimiert werden. Beispielsweise kann beim Anlauf die Magnetkraft ausgeschaltet und damit die Reibung verringert sein. Bei Erreichen der Nenndrehzahl wird das Feld des Magneten aktiviert und damit die Laufpraezision erhoeht. Die Ausschaltung kann dabei auch durch Neutralisation eines Permanentmagnetfeldes, die Einschaltung der Seitenkraft durch Abschalten des Neutralisationsfeldes bewirkt werden.
Auch waehrend des Betriebes bei Nenndrehzahl kann die Anwendung der Seitenkraft noch eingeschraenkt werden, da die hoechste Laufpraezision nur beim aktiven Betrieb des magnetischen Schreibkopfes erforderlich ist. Die meiste Zeit stellt die Nenndrehzahl eine Betriebsereitschaft fuer den Betrieb des magnetischen Schreibkopfes dar, waehrend der der Energieverbrauch eingeschraenkt werden koennte. Die Zeit, die zur Herstellung erhoehter Laufpraezision erforderlich ist, ist etwa vergleichbar mit der ohnehin erforderlichen Zeit zur Positionierung des Schreibkopfes.
Soll die Seitenkraft mechanisch geregelt werden, kann der Permanentmagnet mechanisch von der Stahlwelle weg und zu ihr hin bewegt werden.
Das kombinierte hydrodynamische Radial-Axial-Gleitlager der Fig. 3 weist einen auf die Welle 110 aufgepressten Rotor 1050 auf, der mit Axialgleitflaechen 1052 gegenueber den Spurflaechen 1060 des Axialteiles 1070 des Lagers und mit Radialgleitflaechen 1052 gegenueber dem Radialteil 1080 des Lager versehen ist. Der Magnet 1040 uebt die Seitenkraft aus. Das Schmiermittel 1095 ist als Ferrofluid ausgebildet und wird deshalb vorzugsweise in den Teil des Schmierspaltes gezogen, in dem die Anlage der Welle 110 an die Lagerflaechen 1051 erfolgt. Dadurch steht der Schmierstoff bei Anlauf sofort zur Verfuegung und bildet die Schmierkeile aus, die die Radialkraefte des Rotors aufnehmen koennen. Da weiterhin der Schmierstoffvorrat groesser als das Schmierspaltvolumen ist, werden durch das Magentfeld auch bei Stillstand die Schmierstoffspalte der axialen Spurflaechen gefuellt, sodass auch hier der Anlauf schmiertechnisch unter Optimalbedingungen erfolgt.
Das kombinierte hydrodynamische Radial-Axial-Gleitlager ist deshalb gut zur Verwendung bei Plattenlaufwerken geeignet, weil die die Tragkraefte kennzeichnenden Sommerfeldzahlen fuer das Axial- und Radialgleitlager nicht unabhaengig voneinander sind, sodass auch bei der bei Plattenlaufwerken ueberwiegenden Axiallast guenstige Bedingungen fuer die Radialbelastungen vorliegen.
Die Vorgabe der erfindungsgemaessen Seitenkraft wirkt sich demnach in axialer wie in radialer als Verbesserung der Lagerschmierung aus.
Im uebrigen sind die Schmierspaltgeometrien in der bekannten Weise auf die Lastanforderungen zugeschnitten
Die Dichtung des Lagers erfolgt durch Polplatten 1090, die aufgrund des kleinen Luftspaltes 1091 zur Welle 110 hin wegen der Verwendung des ferrofluiden Schmierstoffes 1095 das Lager abdichten.

Claims (9)

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