DE10018688B4

DE10018688B4 - Lagereinrichtung, insbesondere für ein Festplattenlaufwerk mit Spindelmotor

Info

Publication number: DE10018688B4
Application number: DE10018688A
Authority: DE
Inventors: Chuichi Fujisawa Sato; Yuichi Fujisawa Sumita; Shoji Fujisawa Horike; Tsuyoshi Fujisawa Saito; Dai Fujisawa Kinno
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1999-04-14
Filing date: 2000-04-14
Publication date: 2006-07-27
Anticipated expiration: 2020-04-15
Also published as: JP2000297819A; DE10018688A1

Abstract

Lagereinrichtung, insbesondere für ein Festplattenlaufwerk mit Spindelmotor, mit einer Welle (4, 9), einem Gehäuse und wenigstens zwei Kugellagern (1) mit jeweils
– einem inneren Laufring (1n),
– einem äußeren Laufring (1g) und
– einer Mehrzahl von Kugeln (B), wobei die jeweiligen inneren Laufringe (1n) auf der Welle (4, 9) und die jeweiligen äußeren Laufringe (1g) im Gehäuse angeordnet sind, die Kugellager (1) voneinander beabstandet sind und eine Vorspannung der Kugellager (1) in fester Position in axialer Richtung angelegt ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
der innere Laufring (1n), der äußere Laufring (1g) und das Basismaterial der Kugeln (B) aus einem Stahl mit einem linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 10,1 × 10^–6 bis 13,5 × 10^–6 hergestellt sind, nur die Kugeln (B) einen harten Überzugsfilm aus Keramiken, elektrisch leitenden Keramiken oder diamantartigem Kohlenstoff umfassen, dieser harte Überzugsfilm eine Dicke von 0,5 μm bis 2,5 μm aufweist und härter ist als...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Lagereinrichtung, insbesondere für ein Festplattenlaufwerk mit Spindelmotor (nachfolgend als "HDD" bezeichnet).

Eine solche Lagereinrichtung ist beispielsweise aus der JP 04-360 077 A bekannt.

Trotz ihrer jüngeren Geschichte macht die Computerindustrie einen extrem schnellen technischen Fortschritt. Insbesondere die HDD-Industrie hat neue Techniken eingeführt für die Entwicklung neuer kompakter Modelle mit geringeren Energieverlusten, einer hohen An sprechempfindlichkeit und einer hohen Präzision. Unter diesen Umständen ist ein Lager-Leistungsvermögen erforderlich, das diesen Eigenschaften entspricht.

Als Lager für eine HDD-Vorrichtung wird beispielsweise häufig ein kleines Rillen-Kugellager für einen Spindelmotor, wie in 1 dargestellt, und für einen Schwenkarmmotor, wie in 2 dargestellt, verwendet. Das Kugellager 1 für einen Spindelmotor wird verwendet, um einen becherförmigen Flansch 2 zu lagern, auf dem eine Magnetplatte (nicht dargestellt) montiert ist, die durch einen Motor M um eine Welle 4 rotierend angetrieben werden kann, die auf einer Basis 3 stehend vorgesehen ist. Dabei muß das Kugellager 1 ausgezeichnete Laufeigenschaften und ausgezeichnete akustische Eigenschaften aufweisen. Das Kugellager 1 für einen Schwenkarm wird verwendet, damit ein Schwenkarm 7 um eine Welle 9 herum geschwenkt werden kann, die auf einer Basis 8 vorgesehen ist. Der Schwenkarm 7 ermöglicht es einem Kopf 6, auf die nutzbare Fläche einer Magnetplatte D aufgesetzt und positioniert zu werden. An diese Kugellager 1 wird bei Raumtemperatur eine Vorspannung angelegt, um die Rigidität des Wellenträgers zu verbessern. Da jedoch der Motor M für die HDD-Vorrichtung eine verminderte Größe aufweisen muß, kann kein konstantes Druckvorspannungs-Verfahren, das einen gewissen Raum beansprucht, angewendet werden. Deshalb wird ein konstantes Positions-Vorspannungsverfahren angewendet, bei dem ein innerer Laufring 1n und ein äußerer Laufring 1g von zwei Kugellagern 1 an Wellen 4, 9 fixiert sind und die Innenwand eines Flansches 2 oder einer Muffe 10 jeweils als rotierender Körper mit einem Klebstoff fixiert werden, während sie durch Anwendung einer nach unten gerichteten Kraft unter Druck gesetzt werden.

Als Material des Kugellagers 1, das in der obengenannten HDD-Vorrichtung verwendet werden soll, wird häufig SUJ2 (JIS), bei dem es sich um einen Chrom-Lagerstahl mit einem hohen Kohlenstoff-Gehalt handelt, SUS440C (JIS), bei dem es sich um einen martensitischen rostfreien Stahl handelt, rostfreier 0,7C-13Cr-Stahl oder dgl. verwendet. Diese Stahl-Materialien werden gehärtet und vergütet, um die gewünschte Härte oder Verschleißfestigkeit zu erzielen. Es werden somit Stahl-Materialien verwendet, deren Härte HRC 58 bis 64 beträgt.

Das Kugellager 1 für die HDD-Vorrichtung ist jedoch durch den Reib- bzw. Schwingungsverschleiß, der durch die Mikrovibration der rotierenden Teile (Flansch 2, Muffe 10) in der Rotationsrichtung während des Transports der Vorrichtung entsteht, einem nachteiligen Einfluß auf die akustischen Eigenschaften oder die Vibrations-Eigenschaften ausgesetzt. Ein Reibverschleiß tritt auf den Kugeln B in dem Kugellager 1 auf. Als Gegenmaßnahme gegen den Reibverschleiß hat man damit begonnen, Keramikmaterialien für die Kugel B zu verwenden. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Oberflächen-Eigenschaften, die Härte, die mechanische Festigkeit, die chemische Stabilität und die Verschleißfestigkeit einer Kugel B aus einem Keramikmaterial besser sind als diejenigen einer Kugel B aus Stahl, z.B. Lagerstahl.

Eine aus einem Keramikmaterial hergestellte Kugel B weist ausgezeichnete Oberflächen-Eigenschaften auf, sie hat jedoch einen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten, der um 70 % kleiner ist als derjenige einer Stahlkugel, und einen Längs-Elastizitätsmodul, der um 50 % höher ist als derjenige einer Stahlkugel. Daher sind dann, wenn die Temperatur während der Verwendung der Vorrichtung ansteigt, Kugellager 1, in denen ein konstantes Positions-Vorspannungsverfahren beispielsweise für den Motor M für eine HDD-Vorrichtung verwendet wird, einer starken Änderung der maximalen Kontaktspannung zwischen der Kugel B und ihrer Wälzoberfläche ausgesetzt, so daß ein starker Abfall der Lagerrigidität (Vorspannung) verursacht wird. Im Extremfall kann somit der sogenannte Wegfall der Vorspannung, d.h. eine Vorspannung von Null während der Verwendung, auftreten.

Wenn die Differenz in Bezug auf den linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen Keramik und Stahl bewirkt, daß die Vorspannung zunimmt oder abfällt, übersteigt die Lager-Betriebstemperatur die Temperatur des Zusammenbaus, was eine Aufhebung der Vorspannung bewirkt oder sie fällt unter die Temperatur des Zusammenbaus, was eine Zunahme der Vorspannung bewirkt. Wenn sich die Lagerrigidität verändert, verändert sich die natürliche Frequenz beispielsweise eines HDD-Spindelmotors, so daß sie mit einer spezifischen Frequenzschwingung zusammenfällt, die durch die Kombination aus einer großen Anzahl von geometrischen Fehlerkomponenten der Kugeln B und der Wälzoberflächen auf den inneren und äußeren Laufringen 1n, 1g in einem Kugellager 1 erzeugt wird, wodurch die Möglichkeit einer Resonanz zunimmt. Wenn man außerdem eine Änderung mit dem Ablauf der Zeit zwischen dem Beginn der Rotation und der Stabilisierung der Temperatur in Betracht zieht, ist das Auftreten einer Resonanz unvermeidlich.

Da Keramikmaterialien, wie sie üblicherweise in Wälzlagern verwendet werden, z.B. Siliciumnitrid, Zirkoniumdioxid und Aluminiumoxid, außerdem isolierende Materialien sind, ist dies nachteilig insofern, als sie Teilchen elektrostatisch anziehen, so daß ein nachteiliger Effekt auf die akustischen Eigenschaften der Vorrichtung auftritt.

Aus JP 07127644 A , WO 98/44270 A1, DE-Z „Antriebstechnik 30" (1991), Nr. 12, Seiten 50 bis 53, DE-Z „Tribologie + Schmierungstechnik 44", Jg. 2/1977, Seiten 70 bis 72, DE-Z „Tribologie + Schmierungstechnik 42" Jg. 6/1994, Seiten 310 bis 314, DE-Z „Antriebstechnik 35", (1990), Nr. 4, Seiten 41 bis 44, DE-Z „Industrieanzeiger 7/96", 1996, Seiten 36 bis 37 ist es bekannt, Stahlbauteile eines Wälzlagers mit Keramiken zu beschichten. Die bekannten Beispiele betreffen die Verschleiß- und Notlaufeigenschaften dieser Wälzlager. Ein Zusammenhang zwischen keramikbeschichteten Wälzlagern und der Vorspannung von Lagereinrichtungen ist im Stand der Technik nicht beschrieben.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lagereinrichtung zu schaffen, die es gestattet, eine voreingestellte, feste Vorspannung in dieser Lagereinrichtung verwendeten Wälzlagers auch bei erhöhter Betriebstemperatur aufrechtzuerhalten.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe hinsichtlich der Lagereinrichtung durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.

In der Lagereinrichtung werden Kugeln aus Stahl verwendet. Diese weisen nahezu den gleichen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie die Laufringe auf, wobei die Metallkugeln mit einem Keramikmaterial beschichtet sind. Beispielsweise werden die Kugeln und die Laufringe aus einem Lagerstahl, wie SUJ2, einem einsatzhärtbaren Stahl, wie SUS440C, einem martensitischen, rostbeständigen 0,7C-13Cr-Stahl und aus einem SCr (JIS), verschiedenen Legierungsstählen mit sekundärer Härtbarkeit, Schnellarbeitsdrehstählen, wie SKH (JIS) und einem speziellen abriebsbeständigen, nicht verformbaren Stahl, wie SKD (JIS), hergestellt. Diese Stähle weisen einen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 10,1 × 10^–6 bis 13,5 × 10^–6/°C auf.

Die einzelnen Kugeln in dem Kugellager der ertindungsgemäßen Lagereinrichtung weisen einen Oberflächen-Überzugsfilm auf, der aus Keramik hergestellt ist und somit eine hohe Oberflächenhärte und eine hohe mechanische Festigkeit sowie eine ausgezeichnete chemische Beständigkeit (Chemikalienbeständigkeit) aufweist und keine Legierung bildet, wenn er mit dem Lagerring in Kontakt gebracht wird. Daher weisen die Kugeln die gleiche Reib- bzw. Schwingungsverschleißbeständigkeit auf wie eine Keramikkugel. Außerdem ist der Haupt-Kugelkörper aus einem Metall wie Stahl hergestellt und weist somit den gleichen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie die inneren und äußeren Laufringe auf. Der Haupt-Kugelkörper unterliegt somit keiner Änderung der maximalen Spannung an der Kontaktfläche bei einer Erhöhung der Temperatur des gesamten Lagers. Bei Anstieg der Betriebstemperatur nimmt daher die Lagersteifigkeit nicht ab, und die Vorspannung wird nicht aufgehoben.

Hinsichtlich des Übergangsphänomens bei einer Temperaturänderung gilt, weisen die beschichteten, einzelnen Kugeln in vorteilhafter Weise einen niedrigeren longitudinalen Elastizitätsmodul und eine höhere Wärmeleitfähigkeit auf als eine Keramikkugel.

Außerdem umfaßt das Wälzlager der erfindungsgemäßen Lagereinrichtung Wälzkörper, deren Wälzoberfläche aus einer elektrisch leitenden Keramik hergestellt ist. Die Wälzkörper können daher nicht elektrostatisch aufgeladen werden und können keine Teilchen anziehen, wodurch dem Lager ausgezeichnete akustische Eigenschaften verliehen werden.

Darüber hinaus besteht in dem Wälzlager der erfindungsgemäßen Lagereinrichtung mindestens eine Wälzoberfläche der Wälzkörper aus einem diamantartigen Kohlenstoff mit niedrigem Verschleiß (nachstehend als "DLCC" bezeichnet). Bei der Verwendung in einem HDD-Spindelmotor oder Aktuator (Regler bzw. Schalter), kann somit verhindert werden, daß das Wälzlager mit der Laufring-Oberfläche, mit der es in Kontakt kommt, eine Legierung bildet. Die Wälzoberfläche der Wälzkörper erfährt daher einen geringen Verschleiß, so daß eine ausgezeichnete Reib- bzw. Schwingungsverschleißbeständigkeit erhalten wird. Gleich zeitig weist das Wälzlager eine längere Lebensdauer, einen niedrigeren Drehwiderstand und eine geringe Drehmomentschwankung unter den Rotations- und Vibrations-Bedingungen im Betrieb auf.

Die Erfindung wird nachstehend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:
1 einen Querschnitt, der einen HDD Spindelmotor erläutert, und
2 eine partiell abgeschnittene perspektivische Ansicht eines HDD-Schwenkarmmotors.
Eine Ausführungsform des Gegenstands der Erfindung wird nachstehend beschrieben unter Bezugnahme auf den Fall, bei dem Kugeln B aus Stahl oder dgl. für ein HDD-Kugellager (Lager Nr. R168, Innendurchmesser: 6,35 mm; Außendurchmesser: 9,525 mm; Breite: 3,175 mm; 13 Kugeln: 1,0 mm im Durchmesser) eine elektrisch leitende Keramikschicht auf ihrer Oberfläche aufweisen.
Zu bevorzugten Beispielen für elektrisch leitende Keramikmaterialien, die verwendbar sind, gehören TiN, TiCN, TiC, CrN, TiAlN und WC. Diese elektrisch leitenden Keramikmaterialien können einzeln oder in Form einer Kombination von zwei oder mehr derselben verwendet werden. Wenn diese elektrisch leitenden Keramikmaterialien in Form einer Kombination von zwei oder mehr derselben verwendet werden, werden zwei oder mehr dieser elektrisch leitenden Keramikschichten aufeinander laminiert zur Bildung einer elektrisch leitenden Keramikschicht.
Die Dicke der elektrisch leitenden Keramikschicht beträgt 0,2 bis 2,5 μm, wenn der Überzugsfilm nur aus einer elektrisch leitenden Keramikschicht besteht. Wenn der Überzugsfilm aus einer elektrisch leitenden Schicht und einer Zwischenschicht besteht, beträgt die Dicke der elektrisch leitenden Keramikschicht 0,2 bis 2,5 μm einschließlich derjenigen der Zwischenschicht, die 0,1 bis 0,3 μm beträgt.
Als Kugellager 1 wurde in den Beispielen und in den Vergleichsbeispielen ein Kugellager 1 mit einem kleinen Durchmesser vom Typ R168 (Innendurchmesser: 6,35 mm; Außendurchmesser: 9,525 mm; Breite: 3,175 mm; 13 Kugeln B: 1,0 mm im Durchmesser), hergestellt von der Firma THE NSK, LTD, verwendet. Bezüglich des Materials des Kugellagers 1 sei bemerkt, daß die inneren und äußeren Laufringe 1n, 1g aus SUJ2 (Härte nach dem Härten und Vergüten: HRC 60–62 (HV 700–750)) hergestellt waren und die Kugeln B aus SUS440C (Härte nach dem Härten und Vergüten: HRC 58–60 (HV 650–700)) hergestellt waren. Wenn die Oberfläche der Kugeln B mit einem elektrisch leitenden Keramikmaterial unter Anwendung eines Ionenplattierungsverfahrens, eines CVD-Verfahrens oder dgl. beschichtet wird, steigt die Temperatur der Kugeln B an. Deshalb wurde SUS440C mit einem hohen Cr-Gehalt, der eine hohe Temperaturbeständigkeit aufwies, verwendet. Die Härte des auf diese Weise erhaltenen Überzugsfilms lag innerhalb des HV-Bereiches von 1700 bis 2300.
Das SUJ2, das in den Kugeln B verwendet wurde, war das gleiche wie dasjenige, das in den obengenannten inneren und äußeren Laufringen 1n, 1g verwendet wurde.
Die Kugellager 1 gemäß dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform umfassen Kugeln B, deren Oberfläche mit einem elektrisch leitenden Keramikmaterial bis zu einer Dicke von 0,2 bis 2,5 μm (beide Grenzwerte eingeschlossen) beschichtet ist. Sie weisen daher eine ausgezeichnete Reibverschleiß-Beständigkeit und ausgezeichnete akustische Eigenschaften auf.
In dem erfindungsgemäßen Kugellager 1 kann zwischen der obengenannten elektrisch leitenden Keramikschicht und dem Basismaterial des Kugellagers 1 eine Zwischenschicht aus Ti, Cr, Si und Verbindungen davon vorgesehen sein, um die Haftung zwischen der obengenannten elektrisch leitenden Keramikschicht und dem Basismaterial des Kugellagers 1 zu verbessern. Wenn beispielsweise das Basismaterial des obengenannten Kugellagers 1 SUS440C ist, das eine höhere Affinität gegenüber Cr aufweist, kann eine Zwischenschicht aus Cr vorgesehen sein, um die Haftung zwischen der obengenannten elektrisch leitenden Keramikschicht und dem obengenannten Basismaterial zu verbessern.
Für den Fall, daß die obengenannte Zwischenschicht vorgesehen ist, beträgt ihre Dicke vorzugsweise 0,1 bis 0,3 μm und die Gesamtdicke der obengenannten Zwischenschicht und der obengenannten elektrisch leitenden Keramikschicht beträgt vorzugsweise 0,2 bis 2,5 μm. Wenn die Dicke der Zwischenschicht unter 0,1 μm fällt, kann die Dicke der Zwischenschicht schwer kontrolliert werden, wodurch es schwierig wird, eine Schicht mit einer einheitlichen Dicke herzustellen. Wenn dagegen die Dicke der Zwischenschicht 0,3 μm übersteigt, weist die resultierende Zwischenschicht eine erhöhte Verformung auf, die eine Ablösung hervorrufen kann.
Als Basismaterial, welches das erfindungsgemäße Kugellager 1 aufbaut, wird häufig ein metallisches Material, z.B. Lagerstahl, verwendet. Zu Beispielen für ein solches metallisches Material gehören SUJ2, SUS440C, rostfreier 0,7C-13Cr-Stahl, M50- und carburierender Stahl, wie er in JIS G 4805 beschrieben ist. Es können auch übliche Stahlmaterialien, die in einem Lager verwendet werden sollen, eingesetzt werden.
Die inneren und äußeren Laufringe 1n, 1g des erfindungsgemäßen Kugellagers 1 sind aus dem gleichen Material hergestellt wie die Kugeln B. Das Kugellager 1 ist jedoch häufig an dem Gehäuse oder an der Welle 4 mit einem Klebstoff befestigt. Deshalb nimmt dann, wenn ein Öl, z.B. ein Rostschutzöl, an dem Innern der Welle 4 haftet, die Haftfestigkeit ab oder das Rostschutzöl unterliegt einer chemischen Reaktion mit der Welle 4, wodurch ein Rosten hervorgerufen wird. Wenn das Kugellager 1 in einer HDD-Vorrichtung verwendet wird, tritt eine Entgasung auf, wodurch die Zuverlässigkeit der Vorrichtung herabgesetzt wird (im Falle einer HDD-Vorrichtung kontaminiert beispielsweise das auf diese Weise gebildete Gas die Oberfläche einer Magnetplatte). Daher wird das Kugellager 1 häufig vollständig entfettet. Als Gegenmaßnahme gegen diese Störung werden die inneren und äußeren Laufringe 1n, 1g aus rostfreiem Stahl hergestellt, der kein Rostschutzöl oder dgl. erfordert.
Wenn das Basismaterial der Kugeln B für das erfindungsgemäße Kugellager 1 ein Stahl ist, wie er vorstehend angegeben wurde, sind der Elastizitätsmodul und der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient (10,1 bis 13,5 × 10^–6/°C) nahezu die gleichen wie diejenigen der Kugeln für ein konventionelles Lager, das nur aus Stahl hergestellt ist. Es kann daher ein Kugellager 1 erhalten werden, das eine ausgezeichnete Schlagfestigkeit aufweist, keiner Aufhebung der Vorspannung unterliegt und keinen Rigiditätsabfall aufweist, wenn die Temperatur während des Betriebs der Vorrichtung steigt und elektrostatisch ausreichend wenig aufgeladen ist, um die Anziehung von Teilchen zu verhindern und dadurch ausgezeichnete akustische Eigenschaften ergibt. Die erfindungsgemäße Lagereinrichtung weist eine elektrische Leitfähigkeit auf aufgrund des Aufbaus der inneren und äußeren Laufringe 1n, 1g und der Kugeln B und kann somit sogar als Lagereinrichtung für Büromaschinen verwendet werden, die einer elektrostatischen Aufladung unterliegen, wie z.B. HDD, VTR und Drucker.
Die vorliegende Erfindung ist besonders wirksam, wenn eine Belastung auf einen vertikalen Motor M einwirkt, wie in dem Spindellager für ein Magnetplatten-Laufwerk, d.h., wenn das Gewicht einer sich drehenden Einheit als Dauerbelastung aufgrund ihrer Schwerkraft einwirkt, wodurch die axiale Belastung größer wird als die radiale Belastung.
In einem Spindelmotor, wie er beispielsweise in der 1 dargestellt ist, ist die erfindungsgemäße Lagereinrichtung so gestaltet, daß sie die Axialdruckbelastung unterstützt oder Kontaktwinkel β1 und β2 bildet (β1 und β2 können untereinander gleich sein), so daß die Lagerrigidität optimal ist. Wenn jedoch der Lagerzwischenraum mit dem Anstieg der Temperatur zunimmt, ändern sich die Kontaktwinkel B1 und B2 entsprechend der Änderung in dem Zwischenraum als Folge einer nach unten gerichteten Kraft, die von dem Gewicht der Rotationseinheit entwickelt wird, und der Kontaktwinkel β1 auf der Oberseite der Lagereinrichtung und der Kontaktwinkel β2 auf der Unterseite der Lagereinrichtung ändern sich unterschiedlich zueinander.
Da die Präzision der Drehung der Lagereinrichtung sich mit der Änderung der Lagerrigidität, d.h. dem Kontaktwinkel, ändert, ändert sich die Präzision der Drehung, die anfänglich auf der Oberseite und der Unterseite der Lagereinrichtung eingestellt worden war. Ein Magnetplatten-Laufwerk ist ein solches aus Rotationseinheiten, die strengen Anforderungen in bezug auf die Rotation genügt. Daher ist die vorliegende Erfindung vorteilhaft insofern, als die Differenz in Bezug auf die Kontaktwinkeländerung zwischen der Oberseite und der Unterseite der Lagereinrichtung minimiert werden kann.
Wie oben angegeben, kann durch Bildung eines harten Überzugsfilms auf den Kugeln B für ein Spindel-Wälzlager oder für ein Schwenkarm-Lager für eine HDD-Vorrichtung, für die strenge Anforderungen bestehen in Bezug auf die Reibverschleißbeständigkeit, bis zu einer Dicke von 0,2 bis 2,5 μm unter Anwendung eines PVD-Verfahrens, eines CVD-Verfahrens oder eines Ionenplattierungsverfahrens, eine Lagereinrichtung bereitgestellt werden, die keinem Reibverschleiß unterliegt und bei der keine Aufhebung der Vorspannung als Folge einer Temperaturänderung auftritt, die verbesserte akustische Eigenschaften aufweist und mit verringerten Kosten hergestellt werden kann.
Die vorstehenden Ausführungsformen wurden unter Bezugnahme auf ein Kugellager als Wälzlager beschrieben. Es ist jedoch selbstverständlich, daß die vorliegende Erfindung auch auf andere Arten von Wälzlagern angewendet werden kann, die mit einer Vorspannung betrieben werden (z.B. ein anguläres Kontakt-Kugellager, ein konisches Rollenlager, ein sich selbst ausrichtendes Rollenlager).
Wie oben angegeben, wird erfindungsgemäß ein harter Überzugsfilm, beispielsweise ein Keramik-Überzugsfilm, eine elektrisch leitender Keramik-Überzugsfilm oder ein DLC-Überzugsfilm auf der Oberfläche eines kugelförmigen Körpers bis zu einer Dicke von 0,2 bis 2,5 μm erzeugt, wodurch es möglich wird, oberflächenbeschichtete Kugeln B mit einer ausgezeichneten Reibverschleißbeständigkeit bei verminderten Kosten herzustellen.
Da die Aufhebung einer Vorspannung verhindert werden kann, kann ferner eine Lagereinrichtung mit einer langen Lebensdauer und mit guten akustischen Eigenschaften unter verminderten Kosten bereitgestellt werden.

Claims

Lagereinrichtung, insbesondere für ein Festplattenlaufwerk mit Spindelmotor, mit einer Welle (4, 9), einem Gehäuse und wenigstens zwei Kugellagern (1) mit jeweils – einem inneren Laufring (1n), – einem äußeren Laufring (1g) und – einer Mehrzahl von Kugeln (B), wobei die jeweiligen inneren Laufringe (1n) auf der Welle (4, 9) und die jeweiligen äußeren Laufringe (1g) im Gehäuse angeordnet sind, die Kugellager (1) voneinander beabstandet sind und eine Vorspannung der Kugellager (1) in fester Position in axialer Richtung angelegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Laufring (1n), der äußere Laufring (1g) und das Basismaterial der Kugeln (B) aus einem Stahl mit einem linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 10,1 × 10^–6 bis 13,5 × 10^–6 hergestellt sind, nur die Kugeln (B) einen harten Überzugsfilm aus Keramiken, elektrisch leitenden Keramiken oder diamantartigem Kohlenstoff umfassen, dieser harte Überzugsfilm eine Dicke von 0,5 μm bis 2,5 μm aufweist und härter ist als der Stahlwerkstoff der Kugeln (B).
Lagereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Basismaterial der jeweiligen Kugeln (B) ein martensitischer, rostfreier Stahl ist.
Lagereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der harte Überzugsfilm eine Zwischenschicht und eine Oberflächenschicht umfasst.
Lagereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht eine Dicke von 0,1 μm bis 0,3 μm aufweist.
Lagereinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Richtung die Richtung der Schwerkraft ist.