(57)【要約】【課題】シャフトの軸方向に過大な力が加わっても回転抵抗を増加させず軸滑りを生じないベアリング及び超音波モータを提供する。【解決手段】回転子７の本体を構成し、多段周回状に突設された複数の周回突条１１，１１，…を具備してなるシャフト１と、複数の周回突条１１，１１，…の形態に応じ多段周回状に刻設された複数の周回溝２２，２２，…を具備してなる軸受部材２と、複数の周回突条１１，１１，…の各外周縁領域を対応する複数の周回溝２２，２２，…の各内周縁領域に対し定常的に弾性圧接させるための複数の弾性体３，３，…と、当該複数の弾性体３，３，…により定常的な弾性圧接を得た状態でシャフト１を超音波機械振動により励振する固定子６と、当該固定子６の振動端面上に固着された摩擦部材６１上に伝導される超音波機械振動を受容する振動受容部材１２とを具備する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に沿う一区間領域を占有して多段周回状に突設された複数の周回突条を具備してなるシャフトと、
当該シャフトにおける前記複数の周回突条の全占有区間領域を内包する軸孔を具備すると共に、当該複数の周回突条が当該軸孔内において遊動嵌合状態で保持されるよう、当該複数の周回突条の形状及び数に応じ多段周回状に当該軸孔内面に刻設された複数の周回溝を具備してなる軸受部材と、
当該軸受部材の前記軸孔に対する貫通した前記シャフトの相対位置を同軸上に設定しつつ、前記複数の周回突条に亙る各外周縁領域を、対応する前記複数の周回溝に亙る各内周縁領域に対し定常的に弾性圧接させるための圧接弾性手段と、
当該圧接弾性手段により前記複数の周回突条の前記複数の周回溝に対する定常的な弾性圧接を得た状態で、前記シャフトを超音波機械振動により励振するシャフト励振器と、を有する、
ことを特徴とするベアリング。
【請求項２】
前記シャフト励振器は、
前記シャフトに、直交する２つの方向のたわみ振動を９０度の位相差励振により連続的に誘起させるたわみ振動モードを生じさせる前記超音波機械振動により、当該シャフトを励振するものである、
ことを特徴とする請求項１に記載のベアリング。
【請求項３】
前記複数の周回突条は、
任意の駆動用モータのモータ軸を構成するシャフト上に具備され、
前記シャフト励振器は、
当該駆動用モータへの給電時における前記シャフトの回転を付勢する方向に回転トルクを生じさせる前記超音波機械振動により、当該シャフトを励振するものである、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のベアリング。
【請求項４】
前記シャフト励振器は、
前記駆動用モータの前記シャフトが前記超音波機械振動により励振されるよう当該駆動用モータの本体の一部に固設される、
ことを特徴とする請求項３に記載のベアリング。
【請求項５】
前記圧接弾性手段は、
前記軸受部材と前記駆動用モータとの対向面に亙り、前記シャフトを中心に囲繞するよう同心円上に周方向等間隔に張設された複数の弾性体からなる、
ことを特徴とする請求項３又は４に記載のベアリング。
【請求項６】
前記複数の周回突条の形状は、
外周に山形を連続繰り返す算盤珠多重形を呈する、
ことを特徴とする請求項１、２、３、４又は５に記載のベアリング。
【請求項７】
回転子の本体を構成し、軸方向に沿う一区間領域を占有して多段周回状に突設された複数の周回突条を具備してなるシャフトと、
当該シャフトにおける前記複数の周回突条の全占有区間領域を内包する軸孔を具備すると共に、当該複数の周回突条が当該軸孔内において遊動嵌合状態で保持されるよう、当該複数の周回突条の形状及び数に応じ多段周回状に当該軸孔内面に刻設された複数の周回溝を具備してなる軸受部材と、
当該軸受部材の前記軸孔に対する貫通した前記シャフトの相対位置を同軸上に設定しつつ、前記複数の周回突条に亙る各外周縁領域を、対応する前記複数の周回溝に亙る各内周縁領域に対し定常的に弾性圧接させるための圧接弾性手段と、
複数の圧電素子を重層構成してなり、当該圧接弾性手段により前記複数の周回突条の前記複数の周回溝に対する定常的な弾性圧接を得た状態で、前記シャフトを超音波機械振動により励振する固定子と、
当該固定子の振動端面上に固着された摩擦部材と、
前記シャフトの基端に一体に設けられて前記回転子の一部を構成し、前記固定子の前記振動端面から当該摩擦部材上に伝導される超音波機械振動を受容する振動受容部材と、を有する、
ことを特徴とする超音波モータ。
【請求項８】
前記圧接弾性手段は、
前記複数の周回突条の前記複数の周回溝に対する前記定常的な弾性圧接を得るのと同時に、前記シャフトに予圧を印加するため、当該シャフトに設けられた前記振動受容部材を前記固定子に固着された前記摩擦部材に対し定常的に弾性圧接させるための機能手段を併備する、
ことを特徴とする請求項７に記載の超音波モータ。
【請求項９】
前記圧接弾性手段は、
前記軸受部材と前記固定子の振動節面に介層されたフランジ部材との対向部位間に亙り、前記シャフトを中心に囲繞するよう同心円上に周方向等間隔に張設された複数の弾性体からなる、
ことを特徴とする請求項８に記載の超音波モータ。
【請求項１０】
前記圧接弾性手段は、
前記振動受容部材の前記摩擦部材に対する前記定常的な弾性圧接時に、その圧接領域上の前記超音波機械振動に伴って前記シャフトに生じうる軸直交方向への並進運動を抑止するための並進運動抑止手段を併備する、
ことを特徴とする請求項８又は９に記載の超音波モータ。
【請求項１１】
前記並進運動抑止手段は、
前記軸受部材の外周縁領域と前記フランジ部材の外周縁領域との間に、前記シャフトと並行かつ周方向等間隔に渡設され、当該軸受部材をその軸方向にのみ案内摺動可能に構成された複数のスライド部材からなる、
ことを特徴とする請求項１０に記載の超音波モータ。
【請求項１２】
前記固定子は、
前記複数の圧電素子を以ってランジュバン型振動子を構成する、
ことを特徴とする請求項７、８、９、１０又は１１に記載の超音波モータ。
【請求項１３】
前記固定子は、
前記複数の圧電素子を以って進行波型振動子を構成する、
ことを特徴とする請求項７、８、９、１０又は１１に記載の超音波モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベアリング及び超音波モータに関し、詳しくは、超音波機械振動を利用してシャフトを軸回転させるベアリング、及び同ベアリングを回転子の予圧機構の一部に適用した超音波モータに係わる。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ベアリングは、シャフトの軸受回転機構を構成する部品として広く利用されている。特に、ベアリングの内輪と外輪との間に複数の金属球を潤滑用に配置して回転抵抗を低減したボール・ベアリングは、内輪に固定されたシャフトの軸方向に対する滑動（いわゆる「軸滑り」）を防止する機構をもつ優れたベアリングとして、様々な分野で使用されている。
【０００３】
このため、上記ボール・ベアリングは、シャフトの鉛直上方に重量物を取り付けて使用されることの多い超音波モータの予圧機構を構成する際に欠かすことのできない構成部品であり、事実、当該ボール・ベアリングを用いて軸滑りを防止した高精度の超音波モータが次々と実用化されている。
【０００４】
なお、上記超音波モータの構成及び動作原理の詳細については、例えば下記の非特許文献１に開示されている。
【非特許文献１】Kentaro Nakamura, Minoru Kurosawa, Sadayuki Ueha,“Characteristics of a Hybrid Transducer-Type Ultrasonic Motor,”IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, Vol. 38, No. 3, May 1991, pp. 188-193
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記ボール・ベアリングには、内輪に固定されたシャフトの軸方向に過大な力が加わったときに、その回転抵抗が極端に増加してしまうという欠点がある。
【０００６】
ここにおいて、本発明の解決すべき主要な目的は、次のとおりである。
即ち、本発明の第１の目的は、シャフトの軸方向に過大な力が加わっても回転抵抗を増加させずに、回転トルクを発生することの可能なベアリング及び超音波モータを提供せんとするものである。
【０００７】
本発明の第２の目的は、シャフトの軸方向に過大な力が加わっても軸滑りを生じないベアリング及び超音波モータを提供せんとするものである。
【０００８】
本発明の他の目的は、明細書、図面、特に特許請求の範囲の各請求項の記載から、自ずと明らかとなろう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明ベアリングにおいては、多段周回状に突設された複数の周回突条を具備してなるシャフトと、複数の周回突条の形態に応じ多段周回状に刻設された複数の周回溝を具備してなる軸受部材と、複数の周回突条の各外周縁領域を対応する複数の周回溝の各内周縁領域に対し定常的に圧接させる圧接弾性手段と、当該圧接弾性手段による定常圧接を得た状態でシャフトを超音波機械振動により励振するシャフト励振器とを具備させる、という特徴的構成手段を講じる。
【００１０】
また、本発明超音波モータにおいては、回転子の本体を構成し、多段周回状に突設された複数の周回突条を具備してなるシャフトと、複数の周回突条の形態に応じ多段周回状に刻設された複数の周回溝を具備してなる軸受部材と、複数の周回突条の各外周縁領域を対応する複数の周回溝の各内周縁領域に対し定常的に圧接させる圧接弾性手段と、複数の圧電素子を重層構成してなり、圧接弾性手段により定常圧接を得た状態でシャフトを超音波機械振動により励振する固定子と、当該固定子の振動端面に固着された摩擦部材と、シャフトの基端に一体に設けられて回転子の一部を構成し、摩擦部材上に伝導される超音波機械振動を受容する振動受容部材とを具備させる、という特徴的構成手段を講じる。
【００１１】
さらに、具体的詳細に述べると、当該課題の解決では、本発明が次に列挙する上位概念から下位概念に亙る新規な特徴的構成手段を採用することにより、前記目的を達成するよう為される。
【００１２】
即ち、本発明ベアリングの第１の特徴は、軸方向に沿う一区間領域を占有して多段周回状に突設された複数の周回突条を具備してなるシャフトと、当該シャフトにおける前記複数の周回突条の全占有区間領域を内包する軸孔を具備すると共に、当該複数の周回突条が当該軸孔内において遊動嵌合状態で保持されるよう、当該複数の周回突条の形状及び数に応じ多段周回状に当該軸孔内面に刻設された複数の周回溝を具備してなる軸受部材と、当該軸受部材の前記軸孔に対する貫通した前記シャフトの相対位置を同軸上に設定しつつ、前記複数の周回突条に亙る各外周縁領域を、対応する前記複数の周回溝に亙る各内周縁領域に対し定常的に弾性圧接させるための圧接弾性手段と、当該圧接弾性手段により前記複数の周回突条の前記複数の周回溝に対する定常的な弾性圧接を得た状態で、前記シャフトを超音波機械振動により励振するシャフト励振器とを有してなる、ベアリングの構成採用にある。
【００１３】
本発明ベアリングの第２の特徴は、上記本発明ベアリングの第１の特徴における前記シャフト励振器が、前記シャフトに、直交する２つの方向のたわみ振動を９０度の位相差励振により連続的に誘起させるたわみ振動モードを生じさせる前記超音波機械振動により、当該シャフトを励振するものである、ベアリングの構成採用にある。
【００１４】
本発明ベアリングの第３の特徴は、上記本発明ベアリングの第１又は第２の特徴における前記複数の周回突条が、任意の駆動用モータのモータ軸を構成するシャフト上に具備され、前記シャフト励振器が、当該駆動用モータへの給電時における前記シャフトの回転を付勢する方向に回転トルクを生じさせる前記超音波機械振動により、当該シャフトを励振するものである、ベアリングの構成採用にある。
【００１５】
本発明ベアリングの第４の特徴は、上記本発明ベアリングの第３の特徴における前記シャフト励振器が、前記駆動用モータの前記シャフトが前記超音波機械振動により励振されるよう当該駆動用モータの本体の一部に固設されてなる、ベアリングの構成採用にある。
【００１６】
本発明ベアリングの第５の特徴は、上記本発明ベアリングの第３又は第４の特徴における前記圧接弾性手段が、前記軸受部材と前記駆動用モータとの対向面に亙り、前記シャフトを中心に囲繞するよう同心円上に周方向等間隔に張設された複数の弾性体からなる、ベアリングの構成採用にある。
【００１７】
本発明ベアリングの第６の特徴は、上記本発明ベアリングの第１、第２、第３、第４又は第５の特徴における前記複数の周回突条の形状が、外周に山形を連続繰り返す算盤珠多重形を呈してなる、ベアリングの構成採用にある。
【００１８】
また、本発明超音波モータの第１の特徴は、回転子の本体を構成し、軸方向に沿う一区間領域を占有して多段周回状に突設された複数の周回突条を具備してなるシャフトと、当該シャフトにおける前記複数の周回突条の全占有区間領域を内包する軸孔を具備すると共に、当該複数の周回突条が当該軸孔内において遊動嵌合状態で保持されるよう、当該複数の周回突条の形状及び数に応じ多段周回状に当該軸孔内面に刻設された複数の周回溝を具備してなる軸受部材と、当該軸受部材の前記軸孔に対する貫通した前記シャフトの相対位置を同軸上に設定しつつ、前記複数の周回突条に亙る各外周縁領域を、対応する前記複数の周回溝に亙る各内周縁領域に対し定常的に弾性圧接させるための圧接弾性手段と、複数の圧電素子を重層構成してなり、当該圧接弾性手段により前記複数の周回突条の前記複数の周回溝に対する定常的な弾性圧接を得た状態で、前記シャフトを超音波機械振動により励振する固定子と、当該固定子の振動端面上に固着された摩擦部材と、前記シャフトの基端に一体に設けられて前記回転子の一部を構成し、前記固定子の前記振動端面から当該摩擦部材上に伝導される超音波機械振動を受容する振動受容部材とを有してなる、超音波モータの構成採用にある。
【００１９】
本発明超音波モータの第２の特徴は、上記本発明超音波モータの第１の特徴における前記圧接弾性手段が、前記複数の周回突条の前記複数の周回溝に対する前記定常的な弾性圧接を得るのと同時に、前記シャフトに予圧を印加するため、当該シャフトに設けられた前記振動受容部材を前記固定子に固着された前記摩擦部材に対し定常的に弾性圧接させるための機能手段を併備してなる、超音波モータの構成採用にある。
【００２０】
本発明超音波モータの第３の特徴は、上記本発明超音波モータの第２の特徴における前記圧接弾性手段が、前記軸受部材と前記固定子の振動節面に介層されたフランジ部材との対向部位間に亙り、前記シャフトを中心に囲繞するよう同心円上に周方向等間隔に張設された複数の弾性体からなる、超音波モータの構成採用にある。
【００２１】
本発明超音波モータの第４の特徴は、上記本発明超音波モータの第２又は第３の特徴における前記圧接弾性手段が、前記振動受容部材の前記摩擦部材に対する前記定常的な弾性圧接時に、その圧接領域上の前記超音波機械振動に伴って前記シャフトに生じうる軸直交方向への並進運動を抑止するための並進運動抑止手段を併備してなる、超音波モータの構成採用にある。
【００２２】
本発明超音波モータの第５の特徴は、上記本発明超音波モータの第４の特徴における前記並進運動抑止手段が、前記軸受部材の外周縁領域と前記フランジ部材の外周縁領域との間に、前記シャフトと並行かつ周方向等間隔に渡設され、当該軸受部材をその軸方向にのみ案内摺動可能に構成された複数のスライド部材からなる、超音波モータの構成採用にある。
【００２３】
本発明超音波モータの第６の特徴は、上記本発明超音波モータの第１、第２、第３、第４又は第５の特徴における前記固定子が、前記複数の圧電素子を以ってランジュバン型振動子を構成してなる、超音波モータの構成採用にある。
【００２４】
本発明超音波モータの第７の特徴は、上記本発明超音波モータの第１、第２、第３、第４又は第５の特徴における前記固定子が、前記複数の圧電素子を以って進行波型振動子を構成してなる、超音波モータの構成採用にある。
【発明の効果】
【００２５】
以上のように、本発明のベアリングによれば、通常のシャフト又は駆動用モータのシャフト上に突設された算盤珠多重形を呈した周回突条が、軸受部材の軸孔内における対応する周回溝により遊動嵌合状態で保持され、かつ、当該シャフトが、その周回突条の周回溝に対する定常圧接を弾性体等の圧接弾性手段により得ながら、たわみ振動モードを生じさせる超音波機械振動により回転付勢可能に励振されることから、その圧接領域に、シャフトの軸方向に過大な力が加わったときの回転抵抗の増加を相殺する回転トルクが生じるようになり、この結果、当該ベアリングに、軸滑りを生じさせることなく回転抵抗を大幅に低減させることの可能な機構が得られるようになる。
【００２６】
また、本発明の超音波モータによれば、上記ベアリングの基本構成を予圧機構の一部に採用し、かつ、その具体的構成を、ランジュバン型振動子や進行波型振動子等の固定子、当該固定子上の摩擦部材、振動受容部材を具備する回転子及びスライド部材等の並進運動抑止手段により具現化したことから、上記ベアリングにおけるそれと同一の効果が、当該超音波モータに得られるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態につき、添付図面を参照しながら、まず、ベアリング例として、シャフト・ベアリング例及び回転トルク発生ベアリング例を説明し、次いで、超音波モータ例を順に挙げて詳細に説明する。
【００２８】
（シャフト・ベアリング例）
図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施形態に係るシャフト・ベアリングの構成図であり、同図（ａ）は、同シャフト・ベアリングを構成するシャフトの正面図、同図（ｂ）は、同シャフト・ベアリングを構成する軸受部材の分解正面図、同図（ｃ）は、同シャフト・ベアリング全体の一部分解正面図である。
【００２９】
同図に示すように、本実施形態に係るシャフト・ベアリングαは、基本的に、シャフト１と軸受部材２とを有して構成され、このうち、シャフト１は、その軸方向に沿う一区間領域を占有して多段周回状に突設された複数（本例では４つ）の周回突条１１，１１，…を具備し、また、軸受部材２は、そのシャフト１における各周回突条１１，１１，…の全占有区間領域を内包する軸孔２１と、各周回突条１１，１１，…が当該軸孔２１内において遊動嵌合状態で保持されるよう、各周回突条１１，１１，…の形状及び数に応じ多段周回状に当該軸孔２１内面に刻設された複数（本例では４つ）の周回溝２２，２２，…とを具備する。
【００３０】
なお、図示の軸受部材２は、その軸を含む平面で２分割された部材の一方のみを示しており、実際には、シャフト１を軸孔２１に内包した後に双方の分割部材を上記平面で突合させ、これらを、例えばネジなどの固定手段を用いて堅固に固着することにより全体構成される（以下、後述する各実施形態において同じ）。
【００３１】
ここで、本例に示す４つの周回突条１１，１１，…は、外周の上下方向に同一山形を連続繰り返す算盤珠多重形を呈した、所謂、各段とも上下対称錘面をもつ共に大きさの等しい略紡錘形状をなし、各錘の仮想頂点が、シャフト１の中心軸上に位置するよう構成される。また、４つの周回溝２２，２２，…は、上記各周回突条１１，１１，…の形態に対応して軸孔２１内において遊動嵌合状態で保持されるよう、各周回突条１１，１１，…の外形よりも一回り大きく、かつ、上下対称錘面をもつ共に大きさの等しい略紡錘形状をなし、ここでも、各錘の仮想頂点が、軸受部材２における軸孔２１の中心軸上に位置するよう構成される。
【００３２】
なお、各周回突条１１，１１，…及び各周回溝２２，２２，…は、必ずしも本例のように隣接配設する必要はなく、シャフト１の軸方向に沿って任意の間隔をおきながら分散配設するようにしてもよい。また、それらの配設数も任意であり、本例のように必ずしも４つである必要はない。
【００３３】
以上のように構成されたシャフト・ベアリングαにおいて、本願発明者は、シャフト１に具備された複数の周回突条１１，１１，…に亙る各外周縁領域を、軸受部材２の軸孔２１に具備された対応する複数の周回溝２２，２２，…に亙る各内周縁領域に対し定常的に圧接させた状態で、そのシャフト１を超音波モータの回転子に見立て、当該シャフト１に、ちょうど超音波モータの固定子が回転子に与える超音波領域周波数の機械振動と同種の機械振動を与える実験を行った。その結果、各周回突条１１，１１，…と各周回溝２２，２２，…との圧接領域に上記超音波機械振動が伝導されて、当該シャフト１が、その圧接領域の摩擦力により自ら回転トルクを生じることが判明した。
【００３４】
以下に説明する回転トルク発生ベアリング例は、以上に述べたシャフト・ベアリングαの基本構成に、上記回転トルクをシャフト１に得るための所要の圧接弾性手段及びシャフト励振器並びに駆動用モータを付加し、これにより、当該シャフト・ベアリングαの実用化を図ったものである。
【００３５】
（回転トルク発生ベアリング例）
図２は、本発明の一実施形態に係る回転トルク発生ベアリングの構成を示す一部分解正面図である。なお、本図に示される各構成要素には、図１に示したそれと同一又は同等のものにつき、これと共通する符号を付してある。
【００３６】
同図に示すように、本実施形態に係る回転トルク発生ベアリングβは、前述したシャフト・ベアリングαにおける各構成要素に加え、所要の圧接弾性手段として、軸受部材２の軸孔２１に対する貫通したシャフト１の相対位置を同軸上に設定しつつ、複数の周回突条１１，１１，…に亙る各外周縁領域を、対応する複数の周回溝２２，２２，…に亙る各内周縁領域に対し定常的に弾性圧接させるための複数の弾性体３，３，…と、これら複数の弾性体３，３，…により複数の周回突条１１，１１，…の複数の周回溝２２，２２，…に対する定常的な弾性圧接を得た状態で、シャフト１を超音波機械振動により励振するシャフト励振器４とを有して構成される。
【００３７】
ここで、上記シャフト１は、任意の駆動用モータ５の構成部材をなすモータ軸であり、複数の周回突条１１，１１，…は、当該シャフト１上に具備される。また、上記シャフト励振器４は、当該駆動用モータ５への給電時におけるシャフト１の回転を付勢する方向に回転トルクを生じさせる超音波機械振動により、当該シャフト１を励振するよう機能する。この機能を得るため、同シャフト励振器４は、駆動用モータ５のシャフト１が当該超音波機械振動により励振されるよう、当該駆動用モータ５の本体の一部（本例では裏面）に固設され、また、所要の超音波機械振動を得るために、例えば、シャフト１に対し、直交する２つの方向のたわみ振動を９０度の位相差励振により連続的に誘起させるたわみ振動モードを発生する。
【００３８】
これに対し、複数の弾性体３，３，…は、共に弾性係数の等しい種々のゴムや引張りコイル発条（バネ）などからなり、軸受部材２と駆動用モータ５との対向面、即ち、軸受部材２のシャフト受容面２ａにおける外周縁領域と、当該シャフト受容面２ａと対向設置される駆動用モータ５のシャフト立設面５ａにおける外周縁領域との間に亙り、軸受部材２の軸孔２１と駆動用モータ５のシャフト１との双方の同軸を中心として当該シャフト１を囲繞するよう同心円上に周方向等間隔に張設される（図中、引張りコイル発条を例示するが、場合により圧縮コイル発条を用いてもよい）。
【００３９】
なお、駆動用モータ５のシャフト１と軸受部材２の軸孔２１とが同軸を構成するのは、各周回突条１１，１１，…及び各周回溝２２，２２，…をそれぞれ形作る各錘の各仮想頂点が、共にシャフト１及び軸孔２１の各中心軸上に位置しているためである（図１の説明を参照）。そして、この同軸を中心としながら、共に弾性係数の等しい上記複数の弾性体３，３，…を等角等距離状に均等に張設することにより、軸孔２１に対するシャフト１の相対位置の同軸上への設定が保たれた状態で、軸受部材２が駆動用モータ５の方向へ均等に牽引されるようになり、この結果、シャフト１上の各周回突条１１，１１，…に亙る各外周縁領域が、軸孔２内の複数の周回溝２２，２２，…に亙る各内周縁領域に対して定常的に弾性圧接するようになる（安定した定常弾性圧接を得るには、複数の弾性体３，３，…を少なくとも３本、好ましくは６〜８本程度用いる必要がある）。
【００４０】
また、例えば、駆動用モータ５の直径がシャフト励振器４に比して小さい場合など、当該駆動用モータ５の所定の位置に複数の弾性体３，３，…を配設することができなくなるが、この場合には、外部に露出することになるシャフト励振器４のモータ固設面４ａに、当該複数の弾性体３，３，…を配設すればよい。
【００４１】
以上のように構成された回転トルク発生ベアリングβの動作は以下の原理に従う。即ち、シャフト励振器４から発生される超音波機械振動は、まず、駆動用モータ５の本体を通じてシャフト１に伝導され、さらに、当該シャフト１上の各周回突条１１，１１，…と軸孔２内の各周回溝２２，２２，…との圧接領域に到達する。
【００４２】
このとき、上記シャフト励振器４に、駆動用モータ５への給電時におけるシャフト１の回転を付勢する方向に回転トルクを生じさせる超音波機械振動を発生させ、当該超音波機械振動を上記圧接領域に伝導させるようにすれば、シャフト１は、当該領域に弾性圧接により生じている摩擦力を駆動源として自ら回転トルクを生じるようになり、その結果、駆動用モータ５への給電に伴うシャフト１の回転が当該回転トルクにより補助されて、その回転抵抗が大幅に低減するようになる。
【００４３】
以上に説明した回転トルク発生ベアリングβは、超音波モータの予圧機構用として正に好適である。以下に、当該ベアリングを適用した超音波モータ例を説明する。
【００４４】
（超音波モータ例）
図３は、本発明の一実施形態に係る超音波モータの構成を示す一部分解正面図である。なお、本図に示される各構成要素には、図１及び図２に示したそれと同一又は同等のものにつき、これと共通する符号を付してある。
【００４５】
同図に示すように、本実施形態に係る超音波モータγは、前述した回転トルク発生ベアリングβの基本構成を採用しながら、同回転トルク発生ベアリングβにおけるシャフト励振器４を、当該超音波モータγの固定子６に置き換えると共に、前述したシャフト・ベアリングαにおけるシャフト１を、当該超音波モータγにおける回転子７の本体に割り当てて構成し、さらに、前述した回転トルク発生ベアリングβにおける複数の弾性体３，３，…に変形を施したものである。
【００４６】
即ち、固定子６は、複数の弾性体３，３，…により複数の周回突条１１，１１，…の複数の周回溝２２，２２，…に対する定常的な弾性圧接を得た状態で、回転子７としてのシャフト１を超音波機械振動により励振するために、重層構成される複数の圧電素子として、例えば、互いに直交する振動方向をもつ２枚のピッチ方向たわみ振動用圧電素子８，８と、２枚のロール方向たわみ振動用圧電素子９，９とを具備したランジュバン型振動子を以って構成され、当該ランジュバン型振動子により、直交する２つの方向のたわみ振動を９０度の位相差励振により連続的に誘起させるたわみ振動モードが発生される（図２の説明を参照）。なお、このランジュバン型振動子に代えて、場合により進行波型振動子を採用することも可能である。
【００４７】
また、上記固定子６の振動端面上（図の上方に位置する端面上）には、摩擦部材６１が固着され、同固定子６の長手方向中間領域における振動節面（無振動面）には、フランジ部材６２が介層される。
【００４８】
これに対し、回転子７の本体を構成するシャフト１の基端には、上記固定子６の振動端面から摩擦部材６１上に伝導される超音波振動を受容する振動受容部材１２が、当該回転子７の一部を構成するようシャフト１と一体に設けられる（即ち、回転子７は、シャフト１、複数の周回突条１１，１１，…及び振動受容部材１２から構成される）。
【００４９】
一方、複数の弾性体３，３，…は、共に弾性係数の等しい種々のゴムや引張りコイル発条などからなり、複数の周回突条１１，１１，…の複数の周回溝２２，２２，…に対する定常的な弾性圧接を得るのと同時に、上記回転子７を構成するシャフト１に予圧を印加するため、当該シャフト１に設けられた振動受容部材１２を固定子６に固着された摩擦部材６１に対し定常的に弾性圧接させるための機能手段が併備されるよう、軸受部材２と固定子６の振動節面に介層されたフランジ部材６２との対向部位間、即ち、軸受部材２のシャフト受容面２ａにおける外周縁領域と、当該シャフト受容面２ａと対向設置されるフランジ部材６２のベアリング対向面６ａにおける外周縁領域との間に亙り、軸受部材２の軸孔２１と固定子６との双方の同軸を中心としてシャフト１を囲繞するよう同心円上に周方向等間隔に等角等距離状に張設される。
【００５０】
なお、複数の弾性体３，３，…からなる圧接弾性手段は、振動受容部材１２の摩擦部材６１に対する定常的な弾性圧接時に、その圧接領域上の超音波機械振動に伴って回転子７のシャフト１に生じうる軸直交方向への並進運動を抑止するための並進運動抑止手段として、軸受部材２の外周縁領域とフランジ部材６２の外周縁領域との間に、双方の同軸を中心としてシャフト１と並行かつ周方向等間隔に渡設され、当該軸受部材２をその軸方向にのみ案内摺動可能に構成された複数のスライド部材１０，１０，…を併備しており、これにより、軸受部材２の軸孔２１と固定子６とが同軸を構成するようになる（安定した並進運動防止機能を得るには、複数のスライド部材１０，１０，…を少なくとも３本、好ましくは６〜８本程度用いる必要がある）。
【００５１】
以上のように構成された超音波モータγの動作は以下の原理に従う。即ち、固定子６のピッチ方向たわみ振動用圧電素子８，８及びロール方向たわみ振動用圧電素子９，９から発生される超音波機械振動は、まず、摩擦部材６１及び回転子７の振動受容部材１２を通じてシャフト１に伝導され、さらに、当該シャフト１上の各周回突条１１，１１，…と軸孔２内の各周回溝２２，２２，…との圧接領域に到達する。
【００５２】
このとき、上記固定子６に、超音波モータγの駆動時における回転子７の回転を付勢する方向に回転トルクを生じさせる超音波機械振動を発生させ、当該超音波機械振動を上記圧接領域に伝導させるようにすれば、シャフト１は、当該領域に弾性圧接により生じている摩擦力を駆動源として自ら回転トルクを生じるようになり、その結果、超音波モータγの駆動に伴うシャフト１の回転が当該回転トルクにより補助されて、その回転抵抗が大幅に低減するようになる。
【００５３】
そして、以上の構成を採用した超音波モータγの総合的な回転トルクは、本願発明者の実測により、従来のボール・ベアリングによる予圧機構を用いた場合に比べ２倍近くに向上したことが確認された。
【００５４】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、必ずしも上述した手段にのみ限定されるものではなく、前述した効果を有する範囲内において、適宜、変更実施することが可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の一実施形態に係るシャフト・ベアリングの構成図であり、（ａ）は、同シャフト・ベアリングを構成するシャフトの正面図、（ｂ）は、同シャフト・ベアリングを構成する軸受部材の分解正面図、（ｃ）は、同シャフト・ベアリング全体の一部分解正面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る回転トルク発生ベアリングの構成を示す一部分解正面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る超音波モータの構成を示す一部分解正面図である。
【符号の説明】
【００５６】
α…シャフト・ベアリング
β…回転トルク発生ベアリング
γ…超音波モータ
１…シャフト
１１…（複数の）周回突条
１２…振動受容部材
２…軸受部材
２ａ…シャフト受容面
２１…軸孔
２２…（複数の）周回溝
３…（複数の）弾性体
４…シャフト励振器
４ａ…モータ固設面
５…駆動用モータ
５ａ…シャフト立設面
６…固定子
６ａ…ベアリング対向面
６１…摩擦部材
６２…フランジ部材
７…回転子
８…（２枚の）ピッチ方向たわみ振動用圧電素子
９…（２枚の）ロール方向たわみ振動用圧電素子
１０…（複数の）スライド部材
【図１】
2005354775.tif 000003
【図２】
2005354775.tif 000004
【図３】
2005354775.tif 000005