(57)【要約】【課題】使用環境によらず、異音発生の少ない振動波モータを提供する。【解決手段】圧電体１３の励振により弾性体１２に振動を発生する振動子１１と、振動子１１に加圧接触され、振動子１１の振動により、その振動子１１との間で相対運動を行う移動体１４と、振動子１１と移動体１４とを加圧接触させる加圧部１８と、移動体１４を指示する支持体１６Ａを備えた超音波モータ１０において、加圧部１８加圧する方向で移動体１４と支持体１６Ａとの間に、ＥＰＤＭにより形成され、ショア硬度が５０以下、面圧を圧縮弾性率で割った圧縮率が０．００２以上０．２５以下である異音低減部材１５を備えたることにより実現した。【選択図】図１
2006333679.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機械変換素子の励振により、弾性体に振動を発生する振動子と、
前記振動子に加圧接触され、前記振動により、その振動子との間で相対運動を行う相対運動部材と、
前記振動子と前記相対運動部材とを加圧接触させる加圧部と、
前記相対運動部材を支持する相対運動部材側支持部材と、
を備えた振動波モータにおいて、
前記加圧部が加圧する方向で前記相対運動部材と前記相対運動部材側支持部材とに挟まれる位置に、エチレン−プロピレンゴムにより形成された異音低減部材を備えること、
を特徴とする振動波モータ。
【請求項２】
電気機械変換素子の励振により、弾性体に振動を発生する振動子と、
前記振動子に加圧接触され、前記振動により、その振動子との間で相対運動を行う相対運動部材と、
前記振動子と前記相対運動部材とを加圧接触させる加圧部と、
前記振動子を支持する振動子側支持部材と、
を備えた振動波モータにおいて、
前記加圧部が加圧する方向で前記振動子と前記振動子側支持部材とに挟まれる位置に、エチレン−プロピレンゴムにより形成された異音低減部材を備えること、
を特徴とする振動波モータ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の振動波モータにおいて、
前記エチレン−プロピレンゴムは、ＥＰＤＭであること、
を特徴とする振動波モータ。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の振動波モータにおいて、
前記異音低減部材は、ショア硬度が５０以下であること、
を特徴とする振動波モータ。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の振動波モータにおいて、
前記異音低減部材は、その異音低減部材にかかる面圧を圧縮弾性率で割った圧縮率が０．００２以上０．２５以下であること、
を特徴とする振動波モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気機械変換素子を用いて振動子に振動波を発生させ、この振動波により相対運動部材を摩擦駆動させる振動波モータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の振動波モータは、駆動時の振動子の振動により、相対運動部材等の他の部材が振動することに起因した異音が発生するという問題があった。
この異音を低減するために、特許文献１では、移動体の一部にゴム製の防振部材を用いることにより、異音の低減化を図る例が開示されている。しかし、ゴムには多数の種類があり、選定を誤ると、かえって異音の発生を招くという問題があった。
【０００３】
例えば、特許文献２では、移動体と被駆動体との間にブチルゴムにより形成されたゴム材を設けた振動アクチュエータが記載されている。しかし、ブチルゴムは温度変化によりその物性が変化しやすく、特に低温環境では振動吸収能力が衰え、異音が発生するという問題があった。
【特許文献１】特開昭６１−２２４８８４号公報
【特許文献２】特開２００１−５７７８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、使用環境によらず、常に異音発生の少ない振動波モータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するために、請求項１の発明は、電気機械変換素子の励振により、弾性体に振動を発生する振動子と、前記振動子に加圧接触され、前記振動により、その振動子との間で相対運動を行う相対運動部材と、前記振動子と前記相対運動部材とを加圧接触させる加圧部と、前記相対運動部材を支持する相対運動部材側支持部材と、を備えた振動波モータにおいて、前記加圧部が加圧する方向で前記相対運動部材と前記相対運動部材側支持部材とに挟まれる位置に、エチレン−プロピレンゴムにより形成された異音低減部材を備えること、を特徴とする振動波モータである。
請求項２の発明は、電気機械変換素子の励振により、弾性体に振動を発生する振動子と、前記振動子に加圧接触され、前記振動により、その振動子との間で相対運動を行う相対運動部材と、前記振動子と前記相対運動部材とを加圧接触させる加圧部と、前記振動子を支持する振動子側支持部材と、を備えた振動波モータにおいて、前記加圧部が加圧する方向で前記振動子と前記振動子側支持部材とに挟まれる位置に、エチレン−プロピレンゴムにより形成された異音低減部材を備えること、を特徴とする振動波モータである。
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の振動波モータにおいて、前記エチレン−プロピレンゴムは、ＥＰＤＭであること、を特徴とする振動波モータである。
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の振動波モータにおいて、前記異音低減部材は、ショア硬度が５０以下であること、を特徴とする振動波モータである。
請求項５の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の振動波モータにおいて、前記異音低減部材は、その異音低減部材にかかる面圧を圧縮弾性率で割った圧縮率が０．００２以上０．２５以下であること、を特徴とする振動波モータである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、以下の効果を奏することができる。
請求項１によれば、異音低減部材は、エチレン−プロピレンゴムにより形成され、加圧部が加圧する方向で相対運動部材と相対運動部材側支持部材とに挟まれる位置に設けられるので、相対運動部材や相対運動部材側支持部材等に伝達される不要な振動を吸収して異音の発生を低減できる。また、エチレン−プロピレンゴムは、ブチルゴム等と比較して、耐老化性、耐寒性等が高いので、異音の発生しやすい低温環境下で使用する場合にも、異音低減に有効である。
【０００７】
請求項２によれば、異音低減部材は、エチレン−プロピレンゴムにより形成され、加圧部が加圧する方向で振動子と振動子側支持部材とに挟まれる位置に設けられるので、不要な振動を吸収して振動子側支持部材等が振動することを防ぎ、異音の発生を低減できる。また、エチレン−プロピレンゴムは、ブチルゴム等と比較して、耐老化性、耐寒性等が高いので、異音の発生しやすい低温環境下で使用する場合にも、異音低減に有効である。
【０００８】
請求項３によれば、エチレン−プロピレンゴムは、ＥＰＤＭであるので、異音の発生しやすい低温環境下でもその物性が変化しにくく、振動吸収能力が低下せず、異音の低減に有効である。また、ＥＰＤＭは、軽量であるので、製品の軽量化も期待できる。
【０００９】
請求項４によれば、異音低減部材は、そのショア硬度が５０以下であるので、不要な振動を吸収することができ、異音の低減に効果的である。
【００１０】
請求項５によれば、異音低減部材は、その異音低減部材にかかる面圧を圧縮弾性率で割った圧縮率が０．００２以上０．２５以下であるので、不要な振動を吸収することができ、異音の低減に効果的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、使用環境によらず、常に異音発生の少ない振動波モータを提供するという目的を、そのショア硬度が５０以下、振動波モータの駆動時にかかる面圧を圧縮弾性率で割った圧縮率が０．００２以上０．２５以下であるＥＰＤＭにより形成された異音低減部材を、相対運動部材と相対運動部材を支持する相対運動部材側支持部材との間に設けることにより実現した。
【実施例１】
【００１２】
以下、本発明の実施例１を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以降の各実施例では、振動波モータとして超音波の振動域を利用する超音波モータを一例に挙げて説明する。
図１は、本発明による振動波モータの実施例１を模式的に示す断面図である。
この超音波モータ１０は、振動子１１、移動体１４、異音低減部材１５、支持体１６Ａ，１６Ｂ、加圧部１８等を備えている。
【００１３】
振動子１１は、略円環形状の部材であり、弾性体１２と、圧電体１３とを備えている。
圧電体１３は、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する圧電素子や電歪素子等の電気機械変換素子であり、後述する弾性体１２に接合されている。この圧電体１３は、その所定の電極部と電気的に接続された不図示のフレキシブルプリント基板から供給される駆動信号により励振される。
弾性体１２は、ステンレス材料、インバー材料等の鉄合金から形成された略円環状の部材であり、その一方の面には、導電性を有する接着剤等により圧電体１３が接着され、もう一方の面には、複数の溝を切って形成された櫛歯部が設けられている。櫛歯部の先端面は、後述する移動体１４と加圧接触し、移動体１４を駆動させる駆動面である。
この弾性体１２には、圧電体１３の励振により進行性振動波（以下、進行波という）が発生する。
移動体１４は、略円環形状をしており、後述する加圧部１８により弾性体１２に圧接され、弾性体１２の駆動面に発生する進行波により摩擦駆動される相対運動部材である。
【００１４】
異音低減部材１５は、エチレン−プロピレンゴムの１種であるＥＰＤＭ（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ−Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ−Ｄｉｅｎｅ  Ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ  Ｌｉｎｋａｇｅ）により形成された略円環形状の部材であり、後述する加圧部１８が加圧する方向で移動体１４と支持体１６Ａとに挟まれる位置に設けられている。
支持体１６Ａは、移動体１４を支持する相対運動部材側支持部材である。この支持体１６Ａと移動体１４とは、不図示の係合部によって、支持体１６Ａと移動体１４とが一体となって回転するように係合しており、移動体１４の回転運動を不図示の被駆動部材に伝達する部材である。
【００１５】
加圧部１８は、振動子１１と移動体１４とを加圧接触させる部分であり、加圧板１８ａ、皿バネ１８ｂ等を備えている。加圧板１８ａは、皿バネ１８ｂが発生させた加圧力を受ける板である。
緩衝部材１７は、不織布やフェルトにより形成され、振動子１１の振動を加圧部１８に伝えないようにする部材であり、圧電体１３と加圧板１８ａとの間に設けられている。
支持体１６Ｂは、この超音波モータ１０を、例えば、カメラのレンズ鏡筒等に固定する振動子側支持部材である。
【００１６】
次に、本実施例の超音波モータ１０の異音低減部材１５をさらに詳細に説明する。
弾性体１２は、ステンレス（ＳＵＳ３０４）によって形成されている。この弾性体１２は、その駆動面とは反対側の面に、圧電体１３がエポキシ系接着剤で接着されている。
一方、移動体１４は、Ａｌ合金（Ａ６０６３）によって形成され、陽極酸化処理などを施すことにより、表面にアルマイトなどの酸化膜が形成されている。
異音低減部材１５は、ＥＰＤＭにより形成されたシート状の部材に抜き加工を施すことにより形成され、その表面は光沢面である。本実施例では、異音低減部材１５のショア硬度は５０以下であり、この異音低減部材１５にかかる面圧を圧縮弾性率で割った圧縮率（以下、圧縮率とする）は０．００２以上０．２５以下となるように設定されている。
【００１７】
ここで、本実施例による異音低減の効果を評価するために、本実施例の異音低減部材１５と略同形状であり、その材質、ショア硬度、圧縮率等が異なる異音低減部材のサンプルを複数用意し、超音波モータ１０と同様の超音波モータに用いて実際に駆動し、その駆動時の異音発生状況を測定した。
【００１８】
（ショア硬度と異音発生の関係）
図２は、ショア硬度と異音の発生に関する測定結果を示す表である。
この測定に用いた異音低減部材のサンプル１から８は、全て略円環形状であり、その厚さは０．５ｍｍである。サンプル１から６は、ＥＰＤＭにより形成され、そのショア硬度が１０、２０、３０、４０、５０、６０であり、サンプル７，８は、ＩＩＲ（ブチルゴム）により形成され、そのショア硬度が４０、６０である。超音波モータ駆動時に各サンプルにかかる面圧は０．４ＭＰａで、一定である。
図２に示すように、ＥＰＤＭにより形成され、ショア硬度５０以下である異音低減部材のサンプル１から５は、全温度環境において異音の発生が起こらなかった。
しかし、ＥＰＤＭにより形成され、ショア硬度６０以上である異音低減部材のサンプル６と、ＩＩＲにより形成され、ショア硬度４０〜６０である異音低減部材のサンプル７，８とは、低温環境において異音の発生が確認された。
この結果より、異音低減部材１５は、本実施例に示すように、ＥＰＤＭにより形成され、そのショア硬度が５０以下であることが、低温環境においても異音の低減が要求される場合には有効である。
【００１９】
（圧縮率と異音発生の関係）
図３は、圧縮率と異音の発生に関する測定結果を示す表である。
この測定に用いた異音低減部材のサンプルは、ＥＰＤＭにより形成され、そのショア硬度が４０であり、１０％圧縮弾性率は３．０ＭＰａである。測定は、室温で行われ、皿バネ１８ｂの加圧力を変化させることにより、圧縮率を変化させた。
図３の測定結果より、異音発生低減部材は、圧縮率が０．００２以上、０．２５以下であれば、異音の低減に有効である。
【００２０】
図２、図３に示す結果より、異音低減部材１５は、ＥＰＤＭにより形成され、そのショア硬度が５０以下であり、圧縮率が０．００２以上０．２５以下であると、使用環境によらず異音の低減に有効である。
また、異音発生によるエネルギーの損失が低減されるので、超音波モータ１０の駆動効率を向上させることができる。
さらに、ＥＰＤＭは軽量であるので、製品の軽量化も可能である。
ここで、実際に、ショア硬度が４０、圧縮率が０．１である異音低減部材１５を、超音波モータ１０に用いて駆動させたところ、異音の発生しやすい低温環境においても駆動時に異音の発生がなく、従来の振動波モータと比較して有利な効果が得られた。
【実施例２】
【００２１】
図４は、本発明による超音波モータの実施例２を模式的に示す断面図である。
実施例２の超音波モータ２０は、振動子２１、移動体２５、固定部材２６、ベアリング２７、出力軸２８、加圧部２９等を備えている。
振動子２１は、弾性体２２、弾性体２２に接合された圧電体２３等を有する略円環形状の部材である。この振動子２１には、圧電体２３の伸縮により進行波が発生する。
【００２２】
弾性体２２は、ステンレス材料等の共振先鋭度が大きな金属により形成され、その形状は、略円環形状であり、周方向に複数の櫛歯が形成された櫛歯部２２ａ、周方向に連続して形成されたベース部２２ｂを有する。櫛歯部２２ａの先端面は、後述する移動体２５に加圧接触される駆動面である。
この弾性体２２は、ベース部２２ｂの内周側にフランジ部２２ｃが設けられ、このフランジ部２２ｃにより、固定部材２６に支持され、固定される。
【００２３】
圧電体２３は、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する圧電素子や電歪素子等を例とした電気機械変換素子である。この圧電体２３は、周方向に沿って、２つの相（Ａ相、Ｂ相）の電気信号が入力される範囲があり、各相に対応する範囲おいては、１／２波長毎に分極が交互となった要素が並べられており、Ａ相とＢ相との間には、１／４波長分間隔が空くようにしてある。
また、圧電体２３は、各相の電極にフレキシブルプリント基板２３ａの配線が接続されており、このフレキシブルプリント基板２３ａに外部から供給された駆動信号により伸縮し、弾性体２２に振動を生じさせる。
【００２４】
移動体２４は、弾性体２２の駆動面と加圧接触し、駆動面に生じた進行波による楕円運動によって回転駆動される部材であり、出力軸１８に嵌合している。この移動体２４は、アルミニウム等の軽金属により形成されている。
【００２５】
出力軸２８は、略円筒形状をしており、その一方の端部には略円盤形状のフランジ部２８ａを有し、ベアリング２７を介して固定部材２６に回転自在に取り付けられている。この出力軸２８と移動体２４とは、いわゆるＤカット形状で嵌合しており、出力軸２８は、移動体２４と一体に回転して移動体２４の回転運動を不図示の被駆動部材に伝達する。
また、この出力軸２８は、後述する加圧部２９が、移動体２４と振動子２１とを加圧する方向で移動体２４の位置を規制し、また、移動体２４を支持する相対運動部材側支持部材の機能を果たしている。
【００２６】
異音低減部材２５は、略円環形状の部材であり、後述する加圧部２９が加圧する方向で出力軸２８のフランジ部２８ａと移動体２４とに挟まれる位置に設けられている。この異音低減部材２５は、実施例１に示した異音低減部材１５と同様に、ＥＰＤＭにより形成されたシート状の部材を打ち抜き加工を施すことにより形成され、その表面は光沢面であり、その厚さは０．５ｍｍである。また、異音低減部材２５は、ショア硬度が５０以下であり、圧縮率が０．００２以上０．２５以下となるように設定されている。
【００２７】
加圧部２９は、振動子２１と移動体２４とを加圧する機構であり、出力軸２８に設けられている。この加圧部２９は、加圧力を発生するバネ２９ａと、ベアリング２７に接して配置され、バネ２９ａの一端を押さえる押さえリング２９ｂと、バネ２９ａの他端を押さえる押さえリング２９ｃと、出力軸２８に形成された溝に挿入され、押さえリング２９ｃの位置を規制するＥリング２９ｄとを備えている。
【００２８】
本実施例の異音低減部材２５は、超音波モータ２０に用いることにより、実施例１と同様に、異音の発生を低減でき、超音波モータ２０の駆動効率を向上させることができる。
【００２９】
（変形例）
以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
（１）実施例１において、異音低減部材１５は、加圧部１８が加圧する方向で移動体１４と支持体１６Ａとに挟まれる位置に設けられる例を示したが、これに限らず、例えば、加圧部１８が加圧する方向で振動子１１と支持体１６Ｂとに挟まれる位置（緩衝部材１７の位置）に設けてもよい。
また、加圧部１８が加圧する方向で移動体１４と支持体１６Ａとに挟まれる位置と加圧部１８が加圧する方向で振動子１１と支持体１６Ｂとに挟まれる位置との双方に設けてもよい。
【００３０】
（２）実施例２において、異音低減部材２５は、移動体２４と、出力軸２８との間に設けられる例を示したが、これに限らず、例えば、固定部材２６と振動子２１（フレキシブルプリント基板２３ａ）との間に設けてもよい。
【００３１】
（３）各実施例において、異音低減部材１５，２５は、打ち抜き加工により形成され、その表面は光沢面である例を示したが、これに限らず、例えば、射出成形等の他の加工方法により形成してもよい。また、異音低減部材１５，２５の表面の状態は、マット仕上げでもよいし、特に限定しない。
【００３２】
（４）各実施例において、異音低減部材１５，２５は、ＥＰＤＭ単体により形成される例を示したが、これに限らず、例えば、ＥＰＤＭにフィルムや粘着剤等を接合して用いてもよい。
【００３３】
（５）各実施例において、異音低減部材１５，２５は、回転型の超音波モータ１０，２０に適用される例を示したが、これに限らず、例えば、リニア型の振動波モータに適用してもよい。
【００３４】
（６）各実施例において、異音低減部材１５，２５は、進行性振動波によって移動体１４，２４を駆動する超音波モータ１０，２０に適用される例を示したが、これに限らず、例えば、ねじり振動子の振動によって移動体を駆動する振動波モータに適用してもよい。
【００３５】
（７）各実施例において、異音低減部材１５，２５は、超音波モータ１０，２０に適用される例を示したが、これに限らず、超音波領域の振動を用いない振動波モータに適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明による超音波モータの実施例１を模式的に示す断面図である。
【図２】ショア硬度と異音の発生に関する測定結果を示す表である。
【図３】圧縮率と異音の発生に関する測定結果を示す表である。
【図４】本発明による超音波モータの実施例２を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０，２０：超音波モータ、１１，２１：振動子、１２，２２：弾性体、１３，２３：圧電体、１４，２４：移動子、１５，２５：異音低減部材、１６Ａ，１６Ｂ：支持体、１７：緩衝部材、１８，２９：加圧部、２８：出力軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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