ホーム > 特許ランキング > ミネベアミツミ株式会社
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-09-13
(45)【発行日】2023-09-22
(54)【発明の名称】ピボットアッシー軸受装置
(51)【国際特許分類】
G11B 21/02 20060101AFI20230914BHJP
F16C 35/063 20060101ALI20230914BHJP
F16C 35/067 20060101ALI20230914BHJP
F16C 25/08 20060101ALI20230914BHJP
F16F 15/10 20060101ALI20230914BHJP
F16C 19/18 20060101ALI20230914BHJP
G11B 25/04 20060101ALI20230914BHJP
【ＦＩ】
G11B21/02 601M
F16C35/063
F16C35/067
F16C25/08 Z
F16F15/10 A
F16C19/18
G11B25/04 101D
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2019166354
(22)【出願日】2019-09-12
(65)【公開番号】P2020095769
(43)【公開日】2020-06-18
【審査請求日】2022-08-10
(31)【優先権主張番号】P 2018225817
(32)【優先日】2018-11-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000114215
【氏名又は名称】ミネベアミツミ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100114890
【弁理士】
【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト
(74)【代理人】
【識別番号】100116403
【弁理士】
【氏名又は名称】前川 純一
(74)【代理人】
【識別番号】100162880
【弁理士】
【氏名又は名称】上島 類
(72)【発明者】
【氏名】土屋 邦博
(72)【発明者】
【氏名】金子 淳
(72)【発明者】
【氏名】内田 正
【審査官】川中 龍太
(56)【参考文献】
【文献】米国特許第０６６０３６４０（ＵＳ，Ｂ１）
【文献】特開２００９－２１７９２８（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１８／０３５８０３８（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１８／０３５８０３９（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１８／０３７４５１３（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１０－１９０４０３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－１８７５４０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－１７１７１８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５９－１８８５３５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ１１Ｂ ２１／０２
Ｆ１６Ｃ ３５／０６３
Ｆ１６Ｃ ３５／０６７
Ｆ１６Ｃ ２５／０８
Ｆ１６Ｆ １５／１０
Ｆ１６Ｃ １９／１８
Ｇ１１Ｂ ２５／０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
軸方向に延在するシャフトと、前記シャフトの軸方向に配設された第１軸受部および第２軸受部と
を備え、
前記第１軸受部は、
前記シャフトに嵌合された第１内輪と、前記第１内輪の外側に配設された第１外輪と、前記第１外輪および前記第１内輪の間に配設された複数の第１転動体とをそれぞれ有し、前記シャフトの軸方向に配設された一対の第１転がり軸受と、
前記一対の第１転がり軸受のそれぞれの前記第１外輪の外周面に固定された第１スリーブと
を有し、前記一対の第１転がり軸受には予圧が加えられており、
前記第２軸受部は、
前記シャフトに嵌合された第２内輪と、前記第２内輪の外側に配設された第２外輪と、前記第２外輪および前記第２内輪の間に配設された複数の第２転動体とをそれぞれ有し、前記シャフトの軸方向に配設された一対の第２転がり軸受と、
前記一対の第２転がり軸受のそれぞれの前記第２外輪の外周面に固定された第２スリーブと
を有し、前記一対の第２転がり軸受には予圧が加えられており、
前記シャフトの軸方向における前記第１軸受部の固有振動数と前記第２軸受部の固有振動数とが２ｋＨｚ以上異なっていて、
前記一対の第１転がり軸受が受けている予圧と、前記一対の第２転がり軸受が受けている予圧とが同じであり、且つ、前記一対の第１転がり軸受の前記第１外輪および前記第１内輪の内外輪曲率比と、前記一対の第２転がり軸受の前記第２外輪および前記第２内輪の内外輪曲率比とが同じであることを特徴とするピボットアッシー軸受装置。
【請求項2】
前記シャフトの外周面には、前記第１軸受部と前記第２軸受部との間に互いに対向する前記第１転がり軸受の第１内輪の端面と前記第２転がり軸受の第２内輪の端面とが当接するカラー部が配設されていることを特徴とする請求項１に記載のピボットアッシー軸受装置。
【請求項3】
前記第１スリーブの内周面には、前記一対の第１転がり軸受の間に互いに対向する一対の前記第１外輪の端面が当接する第１スペーサ部が配設され、前記第２スリーブの内周面には、前記一対の第２転がり軸受の間に互いに対向する一対の前記第２外輪の端面が当接する第２スペーサ部が配設されていることを特徴とする請求項１または２に記載のピボットアッシー軸受装置。
【請求項4】
前記一対の第１転がり軸受の第１外輪および前記第１スリーブの合計質量と、前記一対の第２転がり軸受の第２外輪および前記第２スリーブの合計質量とが異なっていることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載のピボットアッシー軸受装置。
【請求項5】
前記一対の第１転がり軸受のラジアル隙間と、前記一対の第２転がり軸受のラジアル隙間とが異なっていることを特徴とする請求項１に記載のピボットアッシー軸受装置。
【請求項6】
前記一対の第１転がり軸受の前記第１外輪および前記第１スリーブの合計質量と、前記一対の第２転がり軸受の前記第２外輪および前記第２スリーブの合計質量とが異なっていることを特徴とする請求項１または５に記載のピボットアッシー軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ピボットアッシー軸受装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ハードディスク駆動装置のスイングアームを揺動可能に支持するためにピボットアッシー軸受装置が用いられている。ピボットアッシー軸受装置は、例えば、円筒状のスリーブと、スリーブの内周側に配設された円筒状のシャフトと、スリーブおよびシャフトの間に配設されて、シャフトに対してスリーブを相対回転自在に支持する一対の転がり軸受とを有している。転がり軸受の各々は、シャフトの延在方向において離間して配設され、シャフトおよびスリーブと接着されている。
【0003】
また、ピボットアッシー軸受装置として、複数のスイングアームを一組とした複数のアーム部をそれぞれ独立に揺動可能に支持する複数のアクチュエータブロックを有するものが開示されている。これによれば、アクチュエータブロックごとにスイングアーム先端に配置された磁気ヘッドを磁気ディスクにアクセスさせて、書き込みおよび読み出しを個別に行うことができる（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２００２－１００１２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、複数のアクチュエータブロックのそれぞれの軸受部を構成する転がり軸受の固有振動数が同じ又は近い場合には、ハードディスク駆動装置の駆動時において、軸受部同士が共振してしまうおそれがある。ここで、軸受部同士の共振を低減することができれば、各々のアクチュエータブロックの振動を低減してスイングアームを更に安定して揺動することが可能となる。
【0006】
本発明の目的は、転がり軸受の共振による軸受部の振動を低減してスイングアームを安定して揺動させることができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一態様に係るピボットアッシー軸受装置は、軸方向に延在するシャフトと、前記シャフトの軸方向に配設された第１軸受部および第２軸受部とを備え、前記第１軸受部は、前記シャフトに嵌合された第１内輪と、前記第１内輪の外側に配設された第１外輪と、前記第１外輪および前記第１内輪の間に配設された複数の第１転動体とをそれぞれ有し、前記シャフトの軸方向に配設された一対の第１転がり軸受と、前記一対の第１転がり軸受のそれぞれの前記第１外輪の外周面に固定された第１スリーブとを有し、前記一対の第１転がり軸受には予圧が加えられており、前記第２軸受部は、前記シャフトに嵌合された第２内輪と、前記第２内輪の外側に配設された第２外輪と、前記第２外輪および前記第２内輪の間に配設された複数の第２転動体とをそれぞれ有し、前記シャフトの軸方向に配設された一対の第２転がり軸受と、前記一対の第２転がり軸受のそれぞれの前記第２外輪の外周面に固定された第２スリーブとを有し、前記一対の第２転がり軸受には予圧が加えられており、前記シャフトの軸方向における前記第１軸受部の固有振動数と前記第２軸受部の固有振動数とが異なっている。
【0008】
また、本発明の一態様に係るピボットアッシー軸受装置の製造方法は、軸方向に延在するシャフトと、前記シャフトの軸方向に配設された第１軸受部および第２軸受部とを備えるピボットアッシー軸受装置の製造方法において、前記第１軸受部は、前記シャフトに嵌合された第１内輪と、前記第１内輪の外側に配設された第１外輪と、前記第１外輪および前記第１内輪の間に配設された複数の第１転動体とをそれぞれ有し、前記シャフトの軸方向に配設された一対の第１転がり軸受と、前記一対の第１転がり軸受のそれぞれの前記第１外輪の外周面に固定された第１スリーブとを有しており、前記第２軸受部は、前記シャフトに嵌合された第２内輪と、前記第２内輪の外側に配設された第２外輪と、前記第２外輪および前記第２内輪の間に配設された複数の第２転動体とをそれぞれ有し、前記シャフトの軸方向に配設された一対の第２転がり軸受と、前記一対の第２転がり軸受のそれぞれの前記第２外輪の外周面に固定された第２スリーブとを有しており、前記一対の第１転がり軸受に予圧を加える第１予圧工程と、前記一対の第２転がり軸受に予圧を加える第２予圧工程とを含み、前記第１予圧工程で加える予圧と、前記第２予圧工程で加える予圧とを異ならせて、前記シャフトの軸方向における前記第１軸受部の固有振動数と前記第２軸受部の固有振動数とを異ならせる。
【発明の効果】
【0009】
本発明に係るピボットアッシー軸受装置によれば、転がり軸受の共振による軸受部の振動を低減してスイングアームを安定して揺動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明の第１の実施の形態に係るピボットアッシー軸受装置を有するハードディスク駆動装置の概略構成を示すための斜視図である。
【図2】本発明の第１の実施の形態に係るハードディスク駆動装置の複数のアクチュエータブロックの概略構成を示すための斜視図である。
【図3】本発明の第１の実施の形態に係るピボットアッシー軸受装置の概略構成を示すための断面図である。
【図4】本発明の第１の実施の形態に係るピボットアッシー軸受装置の各軸受部の軸方向の振動モデルを説明するための図である。
【図5】本発明の第１の実施の形態に係るピボットアッシー軸受装置の各軸受部の固有振動数特性の測定方法を説明するための断面図である。
【図6】本発明の第１の実施の形態に係るピボットアッシー軸受装置の各軸受部の固有振動数特性の算出方法を説明するためのグラフである。
【図7】本発明の第１の実施の形態に係るピボットアッシー軸受装置の各軸受部の固有振動数特性を表すグラフである。
【図8】本発明の第１の実施の形態に係るピボットアッシー軸受装置の各軸受部の予圧と固有振動数との関係を表すグラフである。
【図9】本発明の第２，３の実施の形態に係るピボットアッシー軸受装置の概略構成を示すための断面図である。
【図10】本発明の第２の実施の形態に係るピボットアッシー軸受装置の各軸受部の予圧と固有振動数との関係を表すグラフである。
【図11】本発明の第３の実施の形態に係るピボットアッシー軸受装置の変形例の概略構成を示すための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【0012】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るピボットアッシー軸受装置１を有するハードディスク駆動装置１００の概略構成を示すための斜視図である。図２は、ハードディスク駆動装置１００の複数のアクチュエータブロックの概略構成を示すための斜視図である。図１，２に示すように、ピボットアッシー軸受装置１は、ハードディスク駆動装置１００のハウジング１０１の底部に固定されており、スイングアーム１０２を揺動可能に支持している。ハードディスク駆動装置１００は、スイングアーム１０２の先端部に、磁気ヘッドが先端に設けられているヘッド部１０３を有している。ハードディスク駆動装置１００では、ヘッド部１０３が、回転している磁気ディスク１０４上を移動することによって、磁気ディスク１０４に情報を記録し、また、磁気ディスク１０４に記録されている情報を読み出すようになっている。
【0013】
ハードディスク駆動装置１００は、図２に示すように、複数（例えば８つ）のスイングアーム１０２を有している。ハードディスク駆動装置１００は、複数（例えば８つ）のスイングアーム１０２のうち、所望の数（例えば４つ）のスイングアーム１０２とそれ以外の数（例えば４つ）のスイングアーム１０２とを後述する上側軸受部２０と下側軸受部６０とによって独立して揺動することができるようになっている。
【0014】
図３は、本発明の第１の実施の形態に係るピボットアッシー軸受装置１の概略構成を示すための断面図である。以下、説明の便宜上、図３におけるピボットアッシー軸受装置１の軸Ｙ１の方向（以下、軸Ｙ１方向ともいう）における一方（矢印ａ方向）を上側とし、他方（矢印ｂ方向）を下側とする。また、図３におけるピボットアッシー軸受装置１の軸Ｙ１に直交して延在する半径方向における一方（矢印ｃ方向）を半径方向内側とし、他方（矢印ｄ方向）を半径方向外側とする。以下の説明において、各部材の位置関係や方向を上下を用いて説明するときは、あくまで図面における位置関係や方向を示し、実際の機器に組み込まれたときの位置関係や方向を示すものではない。
【0015】
本発明の第１の実施の形態に係るピボットアッシー軸受装置１は、軸Ｙ１方向に延在するシャフト１０と、シャフト１０の軸Ｙ１方向の一方側（上側）端部に配設された第１軸受部としての上側軸受部２０と、シャフト１０の軸Ｙ１方向の他方側（下側）端部に配設された第２軸受部としての下側軸受部６０とを備えている。そして、シャフト１０の軸Ｙ１方向における上側軸受部２０の固有振動数と下側軸受部６０の固有振動数とが異なっている。以下、ピボットアッシー軸受装置１の構成について具体的に説明する。
【0016】
図３に示すように、ピボットアッシー軸受装置１において、上側軸受部２０は、第１内輪としての内輪３２，４２と、第１外輪としての外輪３１，４１と、複数の第１転動体としての転動体３３，４３（玉）とをそれぞれ有し、シャフト１０の軸Ｙ１方向に配設された一対の第１転がり軸受としての上側上部転がり軸受３０，上側下部転がり軸受４０を有している。内輪３２，４２は、シャフト１０に嵌合されている。外輪３１，４１は、内輪３２，４２の半径方向外側に配設されている。転動体３３，４３は、外輪３１，４１および内輪３２，４２の間に配設されている。また、上側軸受部２０は、上側上部転がり軸受３０，上側下部転がり軸受４０のそれぞれの外輪３１，４１の外周面３１ｄ，４１ｄに固定された第１スリーブとしての上側スリーブ５０を有している。上側上部転がり軸受３０，上側下部転がり軸受４０には予圧が加えられている。シャフト１０の半径方向外側には、上側上部転がり軸受３０および上側下部転がり軸受４０を介して上側スリーブ５０が回動自在な状態でシャフト１０の上側（矢印ａ方向）に保持されるようになっている。
【0017】
ピボットアッシー軸受装置１において、上側スリーブ５０の内周面には、上側上部転がり軸受３０，上側下部転がり軸受４０の間に互いに対向する外輪３１，４１の端面（下面３１ｂ，上面４１ａ）が当接する第１スペーサ部としてのスペーサ部５２が配設されている。具体的に、上側スリーブ５０は、軸Ｙ１方向と平行に延在する円筒状の部分である円筒部５１と、上側スリーブ５０の内周面における軸Ｙ１方向の中央、すなわち上側内周面５０ｃａと下側内周面５０ｃｂとの間から半径方向内側に向かって突出する円環状の部分であるスペーサ部５２とを有している。円筒部５１およびスペーサ部５２は、同軸に配設されており、軸Ｙ１を中心軸としている。円筒部５１およびスペーサ部５２は一体に形成されている。
【0018】
円筒部５１およびスペーサ部５２は、例えば、オーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３００系）である。なお、円筒部５１およびスペーサ部５２は、マルテンサイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ４００系）、フェライト系ステンレス鋼等のステンレス鋼、アルミ材、チタン材等であってもよく、これらを組み合わせてもよい。また、円筒部５１およびスペーサ部５２は、各々別体であってもよく、各々別材料で形成されていてもよい。
【0019】
上側軸受部２０において、上側転がり軸受は、２つの転がり軸受を有している。すなわち、上側転がり軸受は、軸Ｙ１方向において上側に位置する上側上部転がり軸受３０と、軸Ｙ１方向において上側上部転がり軸受３０よりも下側に離間して位置する上側下部転がり軸受４０とを有している。
【0020】
上側上部転がり軸受３０および上側下部転がり軸受４０は、例えば、同じ種類の玉軸受である。上側上部転がり軸受３０および上側下部転がり軸受４０は、同軸に配設されており、軸Ｙ１を中心軸（回転軸）としている。上側上部転がり軸受３０および上側下部転がり軸受４０は、上側スリーブ５０と同軸に配設されている。
【0021】
上側上部転がり軸受３０は、中空環状の外輪３１と、外輪３１の半径方向内側に配設された中空環状の内輪３２と、外輪３１および内輪３２の間において転動可能に配設された複数の転動体３３とを有している。上側上部転がり軸受３０の外輪３１における外周面３１ｄの直径は、上側スリーブ５０の上側内周面５０ｃａよりも僅かに小さくなっており、上側上部転がり軸受３０は、上側スリーブ５０に隙間嵌めされるようになっている。上側上部転がり軸受３０の外輪３１の外周面３１ｄは、エポキシ系接着剤やアクリル系接着剤等の嫌気性接着剤によって上側スリーブ５０の上側内周面５０ｃａに接着固定されている。
【0022】
上側上部転がり軸受３０の外輪３１は、上側スリーブ５０のスペーサ部５２における上面５２ａにおいて当接されるようになっている。上側上部転がり軸受３０の外輪３１および内輪３２は、オーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３００系）であり、上側スリーブ５０と同じ材料で形成されている。なお、上側上部転がり軸受３０の外輪３１および内輪３２は、マルテンサイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ４００系）、フェライト系ステンレス鋼等のステンレス鋼、アルミ材、チタン材等であってもよく、これらを組み合わせてもよい。
【0023】
上側下部転がり軸受４０は、中空環状の外輪４１と、外輪４１の半径方向内側に配設された中空環状の内輪４２と、外輪４１および内輪４２の間において転動可能に配設された複数の転動体４３とを有している。上側下部転がり軸受４０の外輪４１における外周面４１ｄの直径は、上側スリーブ５０の下側内周面５０ｃｂよりも僅かに小さくなっており、上側下部転がり軸受４０は、上側スリーブ５０に隙間嵌めされるようになっている。上側下部転がり軸受４０の外輪４１の外周面４１ｄは、エポキシ系接着剤やアクリル系接着剤等の嫌気性接着剤によって上側スリーブ５０の下側内周面５０ｃｂに接着固定されている。
【0024】
上側下部転がり軸受４０の外輪４１は、上側スリーブ５０のスペーサ部５２における下面５２ｂにおいて当接されるようになっている。上側下部転がり軸受４０の外輪４１および内輪４２は、オーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３００系）であり、上側スリーブ５０と同じ材料で形成されている。なお、上側下部転がり軸受４０の外輪４１および内輪４２は、マルテンサイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ４００系）、フェライト系ステンレス鋼等のステンレス鋼、アルミ材、チタン材等であってもよく、これらを組み合わせてもよい。
【0025】
図３に示すように、ピボットアッシー軸受装置１において、シャフト１０の外周面（円筒部１１の外周面１１ｄ）には、上側軸受部２０と下側軸受部６０との間に互いに対向する上側下部転がり軸受４０の内輪４２の端面（下面４２ｂ）と下側上部転がり軸受７０の内輪７２の端面（上面７２ａ）とが当接するカラー部１３が配設されている。シャフト１０は、円筒部１１と、フランジ部１２とを有している。円筒部１１は、軸Ｙ１方向と平行に延在する円筒状の部分である。フランジ部１２は、円筒部１１の外周面１１ｄにおける軸Ｙ１方向の下側（矢印ｂ方向）の端から半径方向外側に向かって突出する円環状の部分である。カラー部１３は、円筒部１１の外周面１１ｄにおける軸Ｙ１方向の中央で半径方向外側に配設される円環状の部材である。
【0026】
円筒部１１、フランジ部１２およびカラー部１３は、同軸に配設されており、軸Ｙ１を中心軸としている。円筒部１１、フランジ部１２およびカラー部１３は、上側上部転がり軸受３０および上側下部転がり軸受４０と同軸に配設されている。円筒部１１およびフランジ部１２は一体に形成されている。
【0027】
円筒部１１、フランジ部１２およびカラー部１３は、オーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３００系）であり、上側スリーブ５０と同じ材料で形成されている。なお、上側下部転がり軸受４０の外輪４１および内輪４２は、マルテンサイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ４００系）、フェライト系ステンレス鋼等のステンレス鋼、アルミ材、チタン材等であってもよく、これらを組み合わせてもよい。
【0028】
シャフト１０の円筒部１１における外周面１１ｄの直径は、上側上部転がり軸受３０の内輪３２における内周面３２ｃの直径および上側下部転がり軸受４０の内輪４２における内周面４２ｃの直径よりも僅かに小さくなっている。シャフト１０の円筒部１１は、上側上部転がり軸受３０および上側下部転がり軸受４０に隙間嵌めされるようになっている。上側上部転がり軸受３０および上側下部転がり軸受４０の内輪３２，４２の内周面３２ｃ，４２ｃは、エポキシ系接着剤やアクリル系接着剤等の嫌気性接着剤によってシャフト１０の円筒部１１の外周面１１ｄの上側（矢印ａ方向）に接着固定されている。シャフト１０のカラー部１３における上面１３ａは、上側下部転がり軸受４０の内輪４２と当接するようになっている。
【0029】
一方、図３に示すように、ピボットアッシー軸受装置１において、下側軸受部６０は、第２内輪としての内輪７２，８２と、第２外輪としての外輪７１，８１と、複数の第２転動体としての転動体７３，８３とをそれぞれ有し、シャフト１０の軸Ｙ１方向に配設された一対の第２転がり軸受としての下側上部転がり軸受７０，下側下部転がり軸受８０を有している。内輪７２，８２は、シャフト１０に嵌合されている。外輪７１，８１は、内輪７２，８２の半径方向外側に配設されている。転動体７３，８３は、外輪７１，８１および内輪７２，８２の間に配設されている。また、下側軸受部６０は、下側上部転がり軸受７０，下側下部転がり軸受８０のそれぞれの外輪７１，８１の外周面７１ｄ，８１ｄに固定された第２スリーブとしての下側スリーブ９０を有している。下側上部転がり軸受７０，下側下部転がり軸受８０には予圧が加えられている。
【0030】
シャフト１０の半径方向外側には、下側上部転がり軸受７０および下側下部転がり軸受８０を介して下側スリーブ９０が回動自在な状態でシャフト１０の下側（矢印ｂ方向）に保持されるようになっている。下側軸受部６０は、シャフト１０の下側（矢印ｂ方向）に上側軸受部２０と軸Ｙ１方向に並んで配設されている。下側軸受部６０は、上側軸受部２０と同じ構造を有しており、同じ材質で構成されている。下側スリーブ９０は、上側スリーブ５０と所定の隙間を有して配置されており、上側スリーブ５０とは独立して揺動することができるようになっている。
【0031】
ピボットアッシー軸受装置１において、下側スリーブ９０の内周面には、下側上部転がり軸受７０，下側下部転がり軸受８０の間に互いに対向する外輪７１，８１の端面（下面７１ｂ，上面８１ａ）が当接する第２スペーサ部としてのスペーサ部９２が配設されている。具体的に、下側スリーブ９０は、軸Ｙ１方向と平行に延在する円筒状の部分である円筒部９１と、下側スリーブ９０の内周面における軸Ｙ１方向の中央、すなわち上側内周面９０ｃａと下側内周面９０ｃｂとの間から半径方向内側に向かって突出する円環状の部分であるスペーサ部９２とを有している。円筒部９１およびスペーサ部９２は、同軸に配設されており、軸Ｙ１を中心軸としている。円筒部９１およびスペーサ部９２は一体に形成されている。
【0032】
円筒部９１およびスペーサ部９２は、例えば、オーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３００系）である。なお、円筒部９１およびスペーサ部９２は、マルテンサイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ４００系）、フェライト系ステンレス鋼等のステンレス鋼、アルミ材、チタン材等であってもよく、これらを組み合わせてもよい。また、円筒部９１およびスペーサ部９２は、各々別体であってもよく、各々別材料で形成されていてもよい。
【0033】
下側軸受部６０において、下側転がり軸受は、２つの転がり軸受を有している。すなわち、下側転がり軸受は、軸Ｙ１方向において上側（矢印ａ方向）に位置する下側上部転がり軸受７０と、軸Ｙ１方向において下側上部転がり軸受７０よりも下側（矢印ｂ方向）に離間して位置する下側下部転がり軸受８０とを有している。
【0034】
下側上部転がり軸受７０および下側下部転がり軸受８０は、例えば、同じ種類の玉軸受である。下側上部転がり軸受７０および下側下部転がり軸受８０は、同軸に配設されており、軸Ｙ１を中心軸（回転軸）としている。下側上部転がり軸受７０および下側下部転がり軸受８０は、下側スリーブ９０と同軸に配設されている。
【0035】
下側上部転がり軸受７０は、中空環状の外輪７１と、外輪７１の半径方向内側に配設された中空環状の内輪７２と、外輪７１および内輪７２の間において転動可能に配設された転動体７３とを有している。下側上部転がり軸受７０の外輪７１における外周面７１ｄの直径は、下側スリーブ９０の上側内周面９０ｃａよりも僅かに小さくなっており、下側上部転がり軸受７０は、下側スリーブ９０に隙間嵌めされるようになっている。下側上部転がり軸受７０の外輪７１の外周面７１ｄは、エポキシ系接着剤やアクリル系接着剤等の嫌気性接着剤によって下側スリーブ９０の上側内周面９０ｃａに接着固定されている。
【0036】
下側上部転がり軸受７０の外輪７１は、シャフト１０のカラー部１３の下面１３ｂにおいて当接されるようになっている。下側上部転がり軸受７０の外輪７１および内輪７２は、オーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３００系）であり、下側スリーブ９０と同じ材料で形成されている。なお、下側上部転がり軸受７０の外輪７１および内輪７２は、マルテンサイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ４００系）、フェライト系ステンレス鋼等のステンレス鋼、アルミ材、チタン材等であってもよく、これらを組み合わせてもよい。
【0037】
下側下部転がり軸受８０は、中空環状の外輪８１と、外輪８１の半径方向内側に配設された中空環状の内輪８２と、外輪８１および内輪８２の間において転動可能に配設された転動体８３とを有している。下側下部転がり軸受８０の外輪８１における外周面８１ｄの直径は、下側スリーブ９０の下側内周面９０ｃｂよりも僅かに小さくなっており、下側下部転がり軸受８０は、下側スリーブ９０に隙間嵌めされるようになっている。下側下部転がり軸受８０の外輪８１の外周面８１ｄは、エポキシ系接着剤やアクリル系接着剤等の嫌気性接着剤によって下側スリーブ９０の下側内周面９０ｃｂに接着固定されている。
【0038】
下側下部転がり軸受８０の内輪８２は、シャフト１０のフランジ部１２における上面１２ａにおいて当接されるようになっている。下側下部転がり軸受８０の外輪８１および内輪８２は、オーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３００系）であり、下側スリーブ９０と同じ材料で形成されている。なお、下側下部転がり軸受８０の外輪８１および内輪８２は、マルテンサイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ４００系）、フェライト系ステンレス鋼等のステンレス鋼、アルミ材、チタン材等であってもよく、これらを組み合わせてもよい。
【0039】
シャフト１０の円筒部１１における外周面１１ｄの直径は、下側上部転がり軸受７０の内輪７２における内周面７２ｃの直径および下側下部転がり軸受８０の内輪８２における内周面８２ｃの直径よりも僅かに小さくなっている。シャフト１０の円筒部１１は、下側上部転がり軸受７０および下側下部転がり軸受８０に隙間嵌めされるようになっている。下側上部転がり軸受７０および下側下部転がり軸受８０の外輪７１，８１の外周面７１ｄ，８１ｄは、エポキシ系接着剤やアクリル系接着剤等の嫌気性接着剤によってシャフト１０の円筒部１１の外周面１１ｄの下側（矢印ｂ方向）に接着固定されている。
【0040】
図３に示すように、ピボットアッシー軸受装置１の組み立て状態において、上側軸受部２０および下側軸受部６０は、それぞれ所定の予圧を加えられつつ軸Ｙ１方向にカラー部１３を介して所定の間隔で位置決めされている。具体的には、上側軸受部２０の上側下部転がり軸受４０の内輪４２における下面４２ｂが、シャフト１０のカラー部１３における上面１３ａに当接し、上側下部転がり軸受４０の外輪４１における上面４１ａが、上側スリーブ５０のスペーサ部５２の下面５２ｂに当接している。また、上側軸受部２０の上側上部転がり軸受３０の外輪３１における下面３１ｂが、上側スリーブ５０のスペーサ部５２の上面５２ａに当接している。
【0041】
また、下側軸受部６０の下側上部転がり軸受７０の内輪７２における上面７２ａが、シャフト１０のカラー部１３における下面１３ｂに当接し、下側上部転がり軸受７０の外輪７１における下面７１ｂが、下側スリーブ９０のスペーサ部９２の上面９２ａに当接している。また、下側軸受部６０の下側下部転がり軸受８０の外輪８１における上面８１ａが、下側スリーブ９０のスペーサ部９２の下面９２ｂに当接し、下側下部転がり軸受８０の内輪８２における下面８２ｂが、シャフト１０のフランジ部１２における上面１２ａに当接している。
【0042】
このような構成において、本発明の第１の実施の形態に係るピボットアッシー軸受装置１では、上側軸受部２０の上側上部転がり軸受３０，上側下部転がり軸受４０が受けている予圧と、下側軸受部６０の下側上部転がり軸受７０，下側下部転がり軸受８０が受けている予圧とが異なっている。言い換えると、ピボットアッシー軸受装置１における上側軸受部２０および下側軸受部６０では、後述する固有振動数に影響する予圧以外の条件、例えば転がり軸受の寸法、材質などの他の条件が同じとなっている。具体的に、本発明の第１の実施の形態に係るピボットアッシー軸受装置１では、上側軸受部２０の上側上部転がり軸受３０，上側下部転がり軸受４０に１０００（ｇｆ）の予圧が加えられており、下側軸受部６０の下側上部転がり軸受７０，下側下部転がり軸受８０に１５０（ｇｆ）の予圧が加えられている。これにより、本発明の第１の実施の形態に係るピボットアッシー軸受装置１では、シャフト１０の軸Ｙ１方向における上側軸受部２０の固有振動数と下側軸受部６０の固有振動数とを２ｋＨｚ以上異ならせることができる。
【0043】
以下、上側軸受部２０および下側軸受部６０の固有振動数の定義、上側軸受部２０および下側軸受部６０の固有振動数特性、測定方法および算出方法、ならびに上側軸受部２０および下側軸受部６０の予圧と固有振動数との関係について詳述する。
【0044】
まず、ピボットアッシー軸受装置１における上側軸受部２０および下側軸受部６０の固有振動数の定義について説明する。図４は、ピボットアッシー軸受装置１の上側軸受部２０および下側軸受部６０の軸Ｙ１方向の振動モデルを説明するための図である。図４に示すように、上側軸受部２０および下側軸受部６０の軸Ｙ１方向の振動は、上側軸受部２０および下側軸受部６０を質量－ばね系の振動モデルとして表すことができる。
【0045】
すなわち、上側軸受部２０の軸Ｙ１方向のばね定数をｋとし、上側軸受部２０の上側上部転がり軸受３０の外輪３１、上側下部転がり軸受４０の外輪４１および上側スリーブ５０の合計質量をｍとする。このとき、軸Ｙ１方向の荷重Ｌａが加えられた場合の上側軸受部２０の軸Ｙ１方向の固有振動数Ｆｎは次の式（１）により表すことができる。
【0046】
また、下側軸受部６０の軸Ｙ１方向のばね定数をｋとし、下側軸受部６０の下側上部転がり軸受７０の外輪７１、下側下部転がり軸受８０の外輪８１および下側スリーブ９０の合計質量をｍとする。このとき、軸Ｙ１方向の荷重Ｌａが加えられた場合の下側軸受部６０の軸Ｙ１方向の固有振動数Ｆｎについても次の式（１）により表すことができる。
【0047】
なお、ばね定数ｋは、上側軸受部２０および下側軸受部６０に加えられる予圧や上側軸受部２０および下側軸受部６０の材質、転がり軸受３０，４０，７０，８０の各種パラメータ（諸元（ラジアル隙間、内外輪曲率比））等から算出される。
【0048】
【数1】
【0049】
このようにして、ピボットアッシー軸受装置１における上側軸受部２０および下側軸受部６０の固有振動数Ｆｎを定義することができる。
【0050】
次に、ピボットアッシー軸受装置１における上側軸受部２０および下側軸受部６０の固有振動数特性の測定方法について説明する。図５は、ピボットアッシー軸受装置１における上側軸受部２０および下側軸受部６０の固有振動数特性の測定方法を説明するための断面図である。まず、ピボットアッシー軸受装置１における上側軸受部２０の固有振動数特性の測定方法について説明する。
【0051】
図５（Ａ）に示すように、上側軸受部２０の固有振動数特性の測定方法では、ピボットアッシー軸受装置１のシャフト１０のフランジ部１２の下面１２ｂが加振器１１０に載置されて固定される。加振器１１０は、ピボットアッシー軸受装置１を軸Ｙ１方向に加振可能となっている。
【0052】
また、図５（Ａ）に示すように、上側軸受部２０の固有振動数特性の測定方法では、ピボットアッシー軸受装置１のシャフト１０の円筒部１１の上面１１ａの上側（矢印ａ方向）に速度センサ１１１が配置されている。また、上側軸受部２０の上側スリーブ５０の上面５０ａの上側（矢印ａ方向）に速度センサ１１２が配置されている。
【0053】
まず、加振器１１０は、振動周波数を徐々に上げながらピボットアッシー軸受装置１に振動を加える。続いて、速度センサ１１１は、例えば波長が６３０ｎｍ程度のヘリウムネオン（Ｈｅ－Ｎｅ）のレーザ光をシャフト１０の円筒部１１の上面１１ａに照射し、その反射光からのドップラ周波数を電気信号（速度データＶ１）に変換する。また、速度センサ１１２は、例えば波長が６３０ｎｍ程度のヘリウムネオン（Ｈｅ－Ｎｅ）のレーザ光を上側軸受部２０の上側スリーブ５０の上面５０ａに照射し、その反射光からのドップラ周波数を電気信号（速度データＶ２）に変換する。
【0054】
続いて、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）アナライザは、速度センサ１１１から受領した速度データＶ１にＦＦＴ解析を実施し、ＦＦＴデータＦ１に変換すると共に、速度センサ１１２から受領した速度データＶ２にＦＦＴ解析を実施し、ＦＦＴデータＦ２に変換する。そして、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）アナライザは、ＦＦＴデータＦ１およびＦＦＴデータＦ２に対してゲイン計算を実施し、ゲインＧ１に変換する。
【0055】
図６は、ピボットアッシー軸受装置１の上側軸受部２０および下側軸受部６０の固有振動数特性の算出方法を説明するためのグラフである。図６において、横軸は振動周波数（ｋＨｚ）を示しており、左側の縦軸は速度（ｍ／ｓ）を示しており、右側の縦軸はゲイン（ｄＢ）を示している。図６において、Ｆ１は速度データＶ１にＦＦＴ解析を実施したＦＦＴデータＦ１を示しており、Ｆ２は速度データＶ２にＦＦＴ解析を実施したＦＦＴデータＦ２を示しており、Ｇ１は上側軸受部２０のゲインＧ１を示している。このとき、上側軸受部２０のゲインＧ１は次の式（２）により表すことができる。
【0056】
ｄＢ＝１０Ｌｏｇ１０（Ｆ２／Ｆ１） …（２）
【0057】
このようにして、ピボットアッシー軸受装置１における上側軸受部２０のゲインＧ１、すなわち、上側軸受部２０の固有振動数特性を算出することができる。
【0058】
なお、例えば加振器１１０や治具に共振が発生した場合にも、図６に示すようにＦＦＴデータＦ１およびＦＦＴデータＦ２の双方に同様の波形Ｒが表れるため、上述のように（２）式によるゲイン計算を実施することで、加振器１１０や治具に基づく共振を除外することができる。
【0059】
次に、ピボットアッシー軸受装置１における下側軸受部６０の固有振動数特性の測定方法について説明する。図５（Ｂ）に示すように、下側軸受部６０の固有振動数特性の測定方法では、ピボットアッシー軸受装置１を軸Ｙ１方向（矢印ａ方向、ｂ方向）において逆向きに置き換える、すなわち、ピボットアッシー軸受装置１のシャフト１０の円筒部１１の上面１１ａが加振器１１０に載置されて固定される。
【0060】
また、図５（Ｂ）に示すように、下側軸受部６０の固有振動数特性の測定方法では、ピボットアッシー軸受装置１のシャフト１０のフランジ部１２の下面１２ｂの下側（矢印ｂ方向）に速度センサ１１１が配置されている。また、下側軸受部６０の下側スリーブ９０の下面９０ｂの下側（矢印ｂ方向）に速度センサ１１２が配置されている。
【0061】
まず、加振器１１０は、振動周波数を徐々に上げながらピボットアッシー軸受装置１に振動を加える。続いて、速度センサ１１１は、例えば波長が６３０ｎｍ程度のヘリウムネオン（Ｈｅ－Ｎｅ）のレーザ光をシャフト１０のフランジ部１２の下面１２ｂに照射し、その反射光からのドップラ周波数を電気信号（速度データＶ３）に変換する。また、速度センサ１１２は、例えば波長が６３０ｎｍ程度のヘリウムネオン（Ｈｅ－Ｎｅ）のレーザ光を下側軸受部６０の下側スリーブ９０の下面９０ｂに照射し、その反射光からのドップラ周波数を電気信号（速度データＶ４）に変換する。
【0062】
続いて、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）アナライザは、速度センサ１１１から受領した速度データＶ３にＦＦＴ解析を実施し、ＦＦＴデータＦ３に変換すると共に、速度センサ１１２から受領した速度データＶ４にＦＦＴ解析を実施し、ＦＦＴデータＦ４に変換する。そして、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）アナライザは、ＦＦＴデータＦ３およびＦＦＴデータＦ４に対してゲイン計算を実施し、ゲインＧ２に変換する。このようにして、ピボットアッシー軸受装置１における下側軸受部６０のゲインＧ２、すなわち、下側軸受部６０の固有振動数特性を算出することができる。
【0063】
図７は、ピボットアッシー軸受装置１の各軸受部の固有振動数特性を表すグラフである。図７において、横軸は振動周波数（ｋＨｚ）、縦軸はゲイン（ｄＢ）を示している。図７において、Ｇ１は上述の上側軸受部２０のゲインＧ１、すなわち、上側軸受部２０の固有振動数特性を示しており、Ｇ２は下側軸受部６０のゲインＧ２、すなわち、下側軸受部６０の固有振動数特性を示している。なお、上述したように、上側軸受部２０に１０００（ｇｆ）の予圧が加えられており、下側軸受部６０に１５０（ｇｆ）の予圧が加えられている。すなわち、上側軸受部２０および下側軸受部６０に加えられた予圧が異なっている。
【0064】
図７からも分かるように、上側軸受部２０の固有振動数、すなわち、上側軸受部２０のゲインＧ１のピーク（最大値）と、下側軸受部６０の固有振動数、すなわち、下側軸受部６０のゲインＧ２のピークとが２ｋＨｚ異なっている。このように、上側軸受部２０に１０００（ｇｆ）の予圧が加えられており、下側軸受部６０に１５０（ｇｆ）の予圧が加えられている場合、上側軸受部２０の固有振動数と、下側軸受部６０の固有振動数とが２ｋＨｚ異なっていることが分かる。
【0065】
また、図７において、Ｇ３，Ｇ４は上側軸受部２０および下側軸受部６０に１５０（ｇｆ）の予圧が加えられた場合、すなわち、上側軸受部２０および下側軸受部６０に加えられた予圧が同じ場合の上側軸受部２０および下側軸受部６０のゲインＧ３，Ｇ４を示している。図７において、Ｇ３は上側軸受部２０および下側軸受部６０に加えられた予圧が同じ場合の上側軸受部２０のゲインＧ３、すなわち、上側軸受部２０の固有振動数特性を示している。また、Ｇ４は上側軸受部２０および下側軸受部６０に加えられた予圧が同じ場合の下側軸受部６０のゲインＧ４、すなわち、下側軸受部６０の固有振動数特性を示している。
【0066】
図７からも分かるように、上側軸受部２０および下側軸受部６０に加えられた予圧が同じであるゲインＧ３，Ｇ４は、上側軸受部２０および下側軸受部６０に加えられた予圧が異なるゲインＧ１，Ｇ２よりもピーク（最大値）が大きくなっている。これは、上側軸受部２０および下側軸受部６０のゲインＧ３，Ｇ４には共振が発生しているためである。
【0067】
一方、上側軸受部２０および下側軸受部６０に加えられた予圧が異なるゲインＧ１，Ｇ２は、上側軸受部２０および下側軸受部６０に加えられた予圧が同じであるゲインＧ３，Ｇ４と異なりピーク（最大値）が大きくなっていないことから、共振が発生していない。このように、上側軸受部２０の固有振動数と、下側軸受部６０の固有振動数とが２ｋＨｚ以上異なっている場合には、共振が発生しないことが分かる。
【0068】
続いて、ピボットアッシー軸受装置１の製造方法について、図３を参照して説明する。ピボットアッシー軸受装置１の製造方法は、上側軸受部２０の上側上部転がり軸受３０，上側下部転がり軸受４０に予圧を加える第１予圧工程と、下側軸受部６０の下側上部転がり軸受７０，下側下部転がり軸受８０に予圧を加える第２予圧工程とを含んでいる。ピボットアッシー軸受装置１の製造方法では、第１予圧工程で加える予圧と、第２予圧工程で加える予圧とを異ならせて、シャフト１０の軸Ｙ１方向における上側軸受部２０の固有振動数と下側軸受部６０の固有振動数とを異ならせている。
【0069】
概略すると、まず、シャフト１０の下側（矢印ｂ方向）の端部に下側軸受部６０を組み立てた後、シャフト１０の上側（矢印ａ方向）の端部に上側軸受部２０を組み立てる。下側軸受部６０の組立工程には、一対をなす下側上部転がり軸受７０および下側下部転がり軸受８０に予圧を加える工程が含まれる。また、上側軸受部２０の組立工程には、一対をなす上側上部転がり軸受３０および上側下部転がり軸受４０に予圧を加える工程が含まれる。
【0070】
具体的に、まず、下側下部転がり軸受８０をシャフト１０に嵌め込んでフランジ部１２の上面１２ａに内輪８２の下面８２ｂを当接させた状態で、シャフト１０の外周面１１ｄと内輪８２の内周面８２ｃとを接着する。下側上部転がり軸受７０をシャフト１０に嵌め込む前に、下側上部転がり軸受７０を下側スリーブ９０に嵌め込んでスペーサ部９２の上面９２ａに外輪７１の下面７１ｂを当接させた状態で、外輪７１の外周面７１ｄと下側スリーブ９０の上側内周面９０ｃａとを接着させておく。この下側スリーブ９０と接着された下側上部転がり軸受７０をシャフト１０に嵌め込んで下側下部転がり軸受８０の外輪８１の上面８１ａにスペーサ部９２の下面９２ｂを当接させる。さらに、下側上部転がり軸受７０の内輪７２を上側から下側に押して所定の荷重をかけた状態で、シャフト１０の外周面１１ｄと下側上部転がり軸受７０の内輪７２の内周面７２ｃとを接着し、また下側下部転がり軸受８０の外輪８１の外周面８１ｄと下側スリーブ９０の下側内周面９０ｃｂとを接着する。これにより、一対をなす下側上部転がり軸受７０および下側下部転がり軸受８０に予圧が加えられる。
【0071】
次いで、カラー部１３をシャフト１０に嵌め込んで下側上部転がり軸受７０の内輪７２の上面７２ａにカラー部１３の下面１３ｂを当接させた状態で、シャフト１０の外周面１１ｄとカラー部１３の内周面１３ｃとを接着する。
【0072】
次いで、上側下部転がり軸受４０をシャフト１０に嵌め込んでカラー部１３の上面１３ａに内輪４２の下面４２ｂを当接させた状態で、シャフト１０の外周面１１ｄと内輪４２の内周面４２ｃとを接着する。上側上部転がり軸受３０をシャフト１０に嵌め込む前に、上側上部転がり軸受３０を上側スリーブ５０に嵌め込んでスペーサ部５２の上面５２ａに外輪３１の下面３１ｂを当接させた状態で、外輪３１の外周面３１ｄと上側スリーブ５０の上側内周面５０ｃａとを接着させておく。この上側スリーブ５０と接着された上側下部転がり軸受４０をシャフト１０に嵌め込んで上側下部転がり軸受４０の外輪４１の上面４１ａにスペーサ部５２の下面５２ｂを当接させる。更に、上側上部転がり軸受３０の内輪３２を上側から下側に押して所定の荷重（前述のカラー部１３にかけた荷重とは異なる）をかけた状態で、シャフト１０の外周面１１ｄと上側上部転がり軸受３０の内輪３２の内周面３２ｃとを接着し、上側下部転がり軸受４０の外輪４１の外周面４１ｄと上側スリーブ５０の下側内周面５０ｃｂとを接着する。これにより、一対をなす上側上部転がり軸受３０および上側下部転がり軸受４０に予圧が加えられる。
【0073】
このような組立工程においては、一対をなす上側上部転がり軸受３０および上側下部転がり軸受４０に加える予圧と、一対をなす下側上部転がり軸受７０および下側下部転がり軸受８０に加える予圧とを異ならせて、シャフト１０の軸Ｙ１方向における上側軸受部２０の固有振動数と下側軸受部６０の固有振動数とを異ならせている。このようにして、ピボットアッシー軸受装置１を製造することができる。
【0074】
このようにして、本発明の第１の実施の形態に係るピボットアッシー軸受装置１では、上側軸受部２０と下側軸受部６０とが同じ構造を有しており、同じ材質で構成されている。また、上側軸受部２０の上側上部転がり軸受３０，上側下部転がり軸受４０が受けている予圧と、下側軸受部６０の下側上部転がり軸受７０，下側下部転がり軸受８０が受けている予圧とを異ならせている。具体的に、ピボットアッシー軸受装置１では、上側軸受部２０に１０００（ｇｆ）の予圧が加えられており、下側軸受部６０に１５０（ｇｆ）の予圧が加えられている。このため、ピボットアッシー軸受装置１では、シャフト１０の軸Ｙ１方向における上側軸受部２０の固有振動数と下側軸受部６０の固有振動数とを２ｋＨｚ以上異ならせることができる。
【0075】
図８は、ピボットアッシー軸受装置１の上側軸受部２０および下側軸受部６０の予圧と固有振動数との関係を表すグラフである。図８において、横軸は予圧（ｇｆ）を示しており、縦軸は上側軸受部２０および下側軸受部６０の固有振動数（上側軸受部２０のゲインＧ１のピーク（最大値）および下側軸受部６０のゲインＧ２のピーク（最大値））を示している。図８において、Ｃ１は上側軸受部２０および下側軸受部６０の予圧と固有振動数との関係を表す曲線Ｃ１である。
【0076】
図８からも分かるように、上側軸受部２０に加えられている予圧が１０００（ｇｆ）であり、下側軸受部６０に加えられている予圧が１５０（ｇｆ）である場合、上側軸受部２０の固有振動数と下側軸受部６０の固有振動数とが２ｋＨｚ異なっている。従って、ハードディスク駆動装置１００の駆動時において、上側軸受部２０および下側軸受部６０が共振してしまうのを低減することができ、この結果、上側軸受部２０および下側軸受部６０に振動が生じるのを更に低減してスイングアームを安定して揺動させることができる。
【0077】
次に、本発明の第２の実施の形態に係るピボットアッシー軸受装置２００の構成を説明する。図９は、本発明の第２の実施の形態に係るピボットアッシー軸受装置２００の概略構成を示すための断面図である。
【0078】
以下、上述の第１の実施の形態に係るピボットアッシー軸受装置１と同一のまたは類似する構成に対しては同一の符号を付してその説明を省略し、異なる構成についてのみ説明する。本発明の第２の実施の形態に係るピボットアッシー軸受装置２００は、上述の本発明の第１の実施の形態に係るピボットアッシー軸受装置１に対して下側軸受部の構成が異なる。具体的に、ピボットアッシー軸受装置２００においては、下側軸受部６０に代えて下側軸受部２１０が設けられている。
【0079】
下側軸受部２１０は、下側上部転がり軸受２２０と、下側下部転がり軸受２３０と、下側上部転がり軸受２２０および下側下部転がり軸受２３０の外周面に配設された軸Ｙ１方向に延在する下側スリーブ２４０とを有している。シャフト１０の半径方向外側には、下側上部転がり軸受２２０および下側下部転がり軸受２３０を介して下側スリーブ２４０が回動自在な状態でシャフト１０の下側（矢印ｂ方向）に保持されるようになっている。下側軸受部２１０は、上側軸受部２０と同じ構造を有しており、異なる材質で構成されている。
【0080】
ピボットアッシー軸受装置２００において、上側軸受部２０の上側上部転がり軸受３０，上側下部転がり軸受４０の外輪３１，４１および上側スリーブ５０の合計質量と、下側軸受部２１０の下側上部転がり軸受２２０、下側下部転がり軸受２３０の外輪２２１，２３１および下側スリーブ２４０の合計質量とが異なっている。具体的に、上側軸受部２０の上側上部転がり軸受３０、上側下部転がり軸受４０および上側スリーブ５０は、アルミ材（Ａ６０６１系）であり、同じ材料で形成されている。上側軸受部２０はアルミ材（Ａ６０６１系）であり、比重は２．７である。下側軸受部２１０はオーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３００系）であり、比重は７．９である。このように、上側軸受部２０と下側軸受部２１０は比重が異なっている。
【0081】
また、ピボットアッシー軸受装置２００では、上側軸受部２０に１０００（ｇｆ）の予圧が加えられており、下側軸受部２１０に１１００（ｇｆ）の予圧が加えられている。これにより、本発明の第２の実施の形態に係るピボットアッシー軸受装置２００では、シャフト１０の軸Ｙ１方向における上側軸受部２０の固有振動数と下側軸受部２１０の固有振動数とを２ｋＨｚ以上異ならせることができる。
【0082】
このようにして、本発明の第２の実施の形態に係るピボットアッシー軸受装置２００では、上側軸受部２０と下側軸受部２１０とが同じ構造を有しており、異なる比重で構成されている。また、上側軸受部２０の上側上部転がり軸受３０，上側下部転がり軸受４０が受けている予圧と、下側軸受部２１０の下側上部転がり軸受２２０，下側下部転がり軸受２３０が受けている予圧とを異ならせている。具体的に、ピボットアッシー軸受装置１では、上側軸受部２０の上側上部転がり軸受３０，上側下部転がり軸受４０に１０００（ｇｆ）の予圧が加えられており、下側軸受部２１０の下側上部転がり軸受２２０，下側下部転がり軸受２３０に１１００（ｇｆ）の予圧が加えられている。このため、ピボットアッシー軸受装置１では、シャフト１０の軸Ｙ１方向における上側軸受部２０の固有振動数と下側軸受部２１０の固有振動数とを２ｋＨｚ以上異ならせることができる。
【0083】
図１０は、ピボットアッシー軸受装置２００の上側軸受部２０および下側軸受部２１０の予圧と固有振動数との関係を表すグラフである。図１０において、横軸は予圧（ｇｆ）を示しており、縦軸は上側軸受部２０および下側軸受部２１０の固有振動数（上側軸受部２０のゲインＧ１のピーク（最大値）および下側軸受部２１０のゲインＧ２のピーク（最大値））を示している。図１０において、Ｃ１は上側軸受部２０の上側上部転がり軸受３０，上側下部転がり軸受４０の予圧と固有振動数との関係を表す曲線Ｃ１であり、Ｃ２は下側軸受部２１０の下側上部転がり軸受２２０，下側下部転がり軸受２３０の予圧と固有振動数との関係を表す曲線Ｃ２である。上側軸受部２０および下側軸受部２１０は比重が異なるため、予圧と固有振動数との関係を表す曲線が異なっている。
【0084】
図１０からも分かるように、上側軸受部２０および下側軸受部２１０の比重が異なっており、上側軸受部２０に加えられている予圧が１０００（ｇｆ）であり、下側軸受部２１０に加えられている予圧が１１００（ｇｆ）である場合、上側軸受部２０の固有振動数と下側軸受部２１０の固有振動数とが２ｋＨｚ異なっている。従って、ハードディスク駆動装置１００の駆動時において、上側軸受部２０および下側軸受部２１０が共振してしまうのを低減することができ、この結果、上側軸受部２０および下側軸受部２１０に振動が生じるのを更に低減してスイングアームを安定して揺動させることができる。
【0085】
次に、本発明の第３の実施の形態に係るピボットアッシー軸受装置３００の構成を説明する。図９は、本発明の第３の実施の形態に係るピボットアッシー軸受装置３００の概略構成を示すための断面図である。
【0086】
以下、上述の第１の実施の形態に係るピボットアッシー軸受装置１と同一のまたは類似する構成に対しては同一の符号を付してその説明を省略し、異なる構成についてのみ説明する。本発明の第３の実施の形態に係るピボットアッシー軸受装置３００は、上述の本発明の第１の実施の形態に係るピボットアッシー軸受装置１に対して下側上部転がり軸受および下側下部転がり軸受の構成が異なる。
【0087】
すなわち、ピボットアッシー軸受装置３００では、上側上部転がり軸受３０および上側下部転がり軸受４０の諸元と下側軸受部３１０の下側上部転がり軸受３２０および下側下部転がり軸受３３０の諸元とが異なっている。具体的に、上側上部転がり軸受３０および上側下部転がり軸受４０の諸元であるラジアル隙間は、下側上部転がり軸受３２０および下側下部転がり軸受３３０の諸元であるラジアル隙間よりも大きくなっている。すなわち、上側上部転がり軸受３０および上側下部転がり軸受４０の外輪３１，４１と転動体３３，４３との径方向における隙間は、下側上部転がり軸受３２０および下側下部転がり軸受３３０の外輪３２１，３３１と転動体３２３，３３３との径方向における隙間よりも大きくなっている。
【0088】
また、上側上部転がり軸受３０および上側下部転がり軸受４０の諸元である内外輪曲率比は、下側上部転がり軸受３２０および下側下部転がり軸受３３０の諸元である内外輪曲率比よりも大きくなっている。すなわち、外輪３１，４１および内輪３２，４２において転動体３３，４３の直径と軌道溝の半径との比は、外輪３２１，３３１および内輪３２２，３３２において転動体３２３，３３３の直径と軌道溝の半径との比よりも大きくなっている。これにより、本発明の第３の実施の形態に係るピボットアッシー軸受装置３００では、上側軸受部２０および下側軸受部３１０に同じ予圧を加えつつ、上側軸受部２０の固有振動数と下側軸受部３１０の固有振動数とを２ｋＨｚ以上異ならせることができる。
【0089】
【表1】
【0090】
表１は、ピボットアッシー軸受装置３００における、上側上部転がり軸受３０および上側下部転がり軸受４０を含む上側軸受部２０の諸元および下側上部転がり軸受３２０および下側下部転がり軸受３３０を含む下側軸受部３１０の諸元の一例を示す表である。上述のように、ピボットアッシー軸受装置３００は、上側軸受部２０および下側軸受部３１０に同じ予圧を加えつつ、上側軸受部２０の諸元と下側軸受部３１０の諸元とを異ならせることにより、上側軸受部２０の固有振動数と下側軸受部３１０の固有振動数とを２ｋＨｚ以上異ならせている。ここで、ピボットアッシー軸受装置３００において、上側軸受部２０と下側軸受部３１０とは、例えば、表１に示す具体例１～６に示す異なる諸元のうち、上側軸受部２０の固有振動数と下側軸受部３１０の固有振動数との差が２ｋＨｚ以上となる組み合わせを適宜選択することができる。なお、上側軸受部２０の諸元および下側軸受部３１０の諸元の具体例は、上述の例に限定されない。
【0091】
また、上側上部転がり軸受３０および上側下部転がり軸受４０の内外輪曲率比と、下側上部転がり軸受３２０および下側下部転がり軸受３３０の内外輪曲率比は同じ値とすることが望ましい。この場合において、上側軸受部２０の諸元と、下側軸受部３１０の諸元とのうち、例えば、ラジアル隙間や質量などを互いに異ならせることにより、上側軸受部２０の固有振動数と下側軸受部３１０の固有振動数との差が２ｋＨｚ以上となるように設定すればよい。
【0092】
なお、ピボットアッシー軸受装置３００では、上側軸受部２０の上側上部転がり軸受３０，上側下部転がり軸受４０に１０００（ｇｆ）の予圧が加えられており、下側軸受部３１０の下側上部転がり軸受３２０，下側下部転がり軸受３３０に１０００（ｇｆ）の予圧が加えられている。すなわち、ピボットアッシー軸受装置３００では、上側軸受部２０および下側軸受部６０に同じ予圧が加えられている。
【0093】
このようにして、本発明の第３の実施の形態に係るピボットアッシー軸受装置３００では、上側上部転がり軸受３０および上側下部転がり軸受４０のラジアル隙間が、下側上部転がり軸受３２０および下側下部転がり軸受３３０のラジアル隙間よりも大きくなっている。また、上側上部転がり軸受３０および上側下部転がり軸受４０の内外輪曲率比が、下側上部転がり軸受３２０および下側下部転がり軸受３３０の内外輪曲率比よりも大きくなっている。このため、上側軸受部２０の固有振動数と下側軸受部３１０の固有振動数とが２ｋＨｚ異なっている。従って、ハードディスク駆動装置１００の駆動時において、上側軸受部２０および下側軸受部３１０が共振してしまうのを低減することができ、この結果、上側軸受部２０および下側軸受部３１０に振動が生じるのを更に低減してスイングアームを安定して揺動させることができる。
【0094】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の概念および特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含む。また、上述した課題および効果の少なくとも一部を奏するように、各構成を適宜選択的に組み合わせてもよい。例えば、上記実施の形態における、各構成要素の形状、材料、配置、サイズ等は、本発明の具体的使用態様によって適宜変更され得る。
【0095】
例えば、本発明の第２の実施の形態に係るピボットアッシー軸受装置２００においては、上側軸受部２０の上側上部転がり軸受３０、上側下部転がり軸受４０および上側スリーブ５０がアルミ材（Ａ６０６１系）である場合を一例に本発明の実施の形態について説明した。しかしながら、本発明はこれに限らず、例えば、上側スリーブ５０のみがアルミ材（Ａ６０６１系）であってもよい。このような場合であっても、上側軸受部２０および下側軸受部２１０に加えられる予圧等を変更することで、上側軸受部２０の固有振動数と下側軸受部２１０の固有振動数とを２ｋＨｚ以上異ならせることができる。
【0096】
図１１は、本発明の第２の実施の形態に係るピボットアッシー軸受装置４００の変形例の概略構成を示すための断面図である。本発明の第２の実施の形態に係るピボットアッシー軸受装置２００においては、上側軸受部２０の材質と下側軸受部２１０の材質とが異なっていることにより、上側軸受部２０の質量と下側軸受部２１０の質量が異なっている場合を一例に本発明の実施の形態について説明した。しかしながら、本発明はこれに限らず、例えば、図１１に示す変形例のピボットアッシー軸受装置４００のように、上側軸受部２０Ａの上側スリーブ４５０の形状と下側軸受部２１０の下側スリーブ４４０の形状とが異なっていることにより、上側スリーブ４５０の質量と下側スリーブ４４０の質量が異なっているものであってもよい。
【0097】
ピボットアッシー軸受装置４００は、シャフト１０の先端側である軸Ｙ１方向上側の上側スリーブ４５０よりも、シャフト１０の付け根側である軸Ｙ１方向下側の下側スリーブ４４０の質量の方が重くなるような形状となっている。具体的には、下側スリーブ４４０の下側スペーサ部４９２は、上側スリーブ４５０の上側スペーサ部４５２よりも径方向の長さが長くなるような形状とすることで、上側スリーブ４５０よりも下側スリーブ４４０の質量が重くなっている。ピボットアッシー軸受装置４００は、下側スペーサ部４９２の方が上側スペーサ部４５２よりも重いと、重心が下側に位置するため、装置全体をより安定させることができる。
【0098】
また、本発明の第３の実施の形態に係るピボットアッシー軸受装置３００においては、上側上部転がり軸受３０および上側下部転がり軸受４０の諸元と下側上部転がり軸受３２０および下側下部転がり軸受３３０の諸元とが異なっている場合を一例に本発明の実施の形態について説明した。しかしながら、本発明はこれに限らず、例えば、これに加えて、上側軸受部２０および下側軸受部３１０に加えられる予圧や上側軸受部２０および下側軸受部３１０の材質等を変更して上側軸受部２０の固有振動数と下側軸受部３１０の固有振動数とを２ｋＨｚ以上異ならせてもよい。
【符号の説明】
【0099】
１，２００，４００，３００…ピボットアッシー軸受装置、１０…シャフト、１１…円筒部、１１ｄ…外周面、１２…フランジ部、１２ａ…上面、１２ｂ…下面、１３…カラー部、１３ａ…上面、１３ｂ…下面、１３ｃ…内周面、２０，２０Ａ…上側軸受部、３０…上側上部転がり軸受、３１…外輪、３１ｂ…下面、３１ｄ…外周面、３２…内輪、３２ｃ…内周面、３３…転動体、４０…上側下部転がり軸受、４１…外輪、４１ａ…上面、４１ｄ…外周面、４２…内輪、４２ｂ…下面、４２ｃ…内周面、４３…転動体、５０，４５０…上側スリーブ、５０ａ…上面、５０ｃａ…上側内周面、５０ｃｂ…下側内周面、５１…円筒部、５２，４５２…スペーサ部、５２ａ…上面、５２ｂ…下面、６０，２１０，３１０…下側軸受部、７０，２２０，３２０…下側上部転がり軸受、７１，２２１，３２１…外輪、７１ｂ…下面、７１ｄ…外周面、７２，３２２…内輪、７２ｃ…内周面、７３，３２３…転動体、８０，２３０，３３０…下側下部転がり軸受、８１，２３１，３３１…外輪、８１ａ…上面、８１ｄ…外周面、８２…内輪、８２ｂ…下面、８２ｃ…内周面、８３，３３３…転動体、９０，２４０，４４０…下側スリーブ、９０ｂ…下面、９０ｃａ…上側内周面、９０ｃｂ…下側内周面、９１…円筒部、９２，４９２…スペーサ部、９２ａ…上面、９２ｂ…下面、１００…ハードディスク駆動装置、１０１…ハウジング、１０２…スイングアーム、１０３…ヘッド部、１０４…磁気ディスク、１１０…加振器、１１１，１１２…速度センサ、Ｙ１…軸
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】