(57)【要約】    【課題】  製造コストを増大させることなく、回転子およびそれに係合される出力伝達部材の寸法精度に起因する回転子の振れ回り、出力低下などをなくすことができ、安定した出力を得ることができる超音波モータを提供する。    【解決手段】  ロータ７とギア８とは、それらの相対的な位置関係が、Ｘ軸方向に関しては、溝部７１と突起部８１（溝部７２と突起部８２）の間の隙間δＢで決定され、またＹ軸方向に関しては、凹部７５と凸部８３の張り出し部８３ａ，８３ｂの間の隙間δＲ１で決定されるように寸法上設計される。ギア８の凸部８３（張り出し部８３ａ，８３ｂ以外の部位）とロータ７の凹部７５の間の隙間δＲ２は、上記隙間δＲ１に対して十分大きく、かつ上述したロータ７の溝部７１，７２とギア８の突起部８１，８２の間の芯ずれ量（δｒ+δｇ）（図１３を参照）より大きくなるように設定されている。【選択図】      図１
2005237083.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気−機械エネルギー変換素子により振動が励振される振動子と、前記振動子に接触し、該振動子に励振される振動によって回転駆動される回転子と、前記回転子と係合され、該回転子により回転駆動される出力伝達部材とを有する超音波モータであって、
前記回転子には、第１の嵌合部と、該回転子の半径方向に沿う第１の方向に対向するように配置された１対の第１の係合部とが設けられ、前記出力伝達部材には、前記回転子の前記第１の嵌合部と隙間があけられて嵌め合わされる第２の嵌合部と、前記第１の係合部のそれぞれと係合可能に配置されている１対の第２の係合部とが設けられ、
前記回転子の前記第１の係合部と前記出力伝達部材の前記第２の係合部とは、それぞれの間に前記回転子の円周方向へ第１の隙間が形成されるような形状を有し、前記回転子の前記第１の嵌合部と前記出力伝達部材の前記第２の嵌合部とは、前記第１の方向へ第２の隙間が形成されるような形状を有し、前記第２の隙間は、前記回転子の前記出力伝達部材に対する前記回転子の半径方向の相対位置関係を規定することを特徴とする超音波モータ。
【請求項２】
前記回転子の前記第１の係合部と前記出力伝達部材の前記第２の係合部との間の前記第１の隙間は、前記回転子の前記出力伝達部材に対する前記第１の方向と直交する第２の方向の相対位置関係を規定することを特徴とする請求項１記載の超音波モータ。
【請求項３】
前記回転子の前記第１の嵌合部と前記出力伝達部材の前記第２の嵌合部とは、それぞれの間に前記回転子の半径方向へ第３の隙間が形成されるような形状を有し、前記第３の隙間は前記第２の隙間より大きいことを特徴とする請求項１または２記載の超音波モータ。
【請求項４】
前記第１および第２の嵌合部は、一方が凸部からなり、他方が前記凸部を受け入れる凹部からなり、前記第１および第２の係合部は、一方が前記回転子の半径方向へ突出する突起部からなり、他方が前記突起部を受け入れる溝部からなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つ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、超音波モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波モータは、各種の製品の駆動源として用いられており、その種類としては、円環型のものと、棒状型のものとがある。例えばカメラレンズの駆動用モータとして使用される棒状型の超音波モータがある（例えば特許文献１，２を参照）。
【０００３】
従来の棒状型の超音波モータについて図８および図９を参照しながら説明する。図８は従来の棒状型の超音波モータの構成を示す縦断面図、図９は図８の超音波モータの振動モードを模式的に示す図である。
【０００４】
従来の棒状型の超音波モータは、図８に示すように、弾性体１と、弾性体２と、積層圧電素子３と、ロータ７と、ギア８とを備える。各弾性体１，２、積層圧電素子３、ロータ７およびギア８は、シャフト４に挿通されている。シャフト４の両端部には、それぞれナット５，１１に螺合するねじ部が形成され、中間部には、フランジ部４ａが形成されている。積層圧電素子３は、各弾性体１，２間に配置され、各弾性体１，２および積層圧電素子３はシャフト４の一方の端部に螺合されているナット５とシャフト４のフランジ部４ａとの間で所定の挟持力が付与されるように狭持固定されている。弾性体１の端部には、耐摩耗性を有する摩擦部材６が設けられている。
【０００５】
ロータ７は、その一方の端面が弾性体１に設けられた摩擦部材６に接触するように配置されている。ロータ７の一方の端面は、摩擦部材６との接触幅が小さく、かつ適度なバネ性を有するように形成されている。ロータ７の他方の端面には、モータ出力を外部に伝達するためのギア８の凸部と係合可能な凹部が形成されている。ギア８は、超音波モータを取り付けるためのフランジ１０の下部に回転可能に嵌合されるとともに、フランジ１０によりシャフト４のスラスト方向へ移動しないように固定されている。ギア８とロータ７との間には、ロータ７を摩擦部材６に対して押し付けるための加圧バネ１５が設けられている。
【０００６】
ここで、図９（ａ）に示すように、弾性体１、弾性体２、積層圧電素子３、シャフト４、摩擦部材６およびナット５は、互いに共働して振動子を構成する。積層圧電素子３においては、電極（図示せず）が２つの電極郡にグループ化されており、それぞれの電極郡には、電源（図示せず）から位相の異なる交流電界が印加される。積層圧電素子３の電極群に上記交流電界が印加されると、振動子には、互いに直交する２つの曲げ振動が励振される。一方の振動は、図９（ｂ）に示す紙面に平行な方向の振動であり、他方の振動は、紙面に垂直な方向の振動である。上記印加される交流電界の位相を調整することにより、２つの振動間にπ／２（rad）の時間的な位相差を与えることができ、その結果、棒状振動子の曲げ振動は、振動子の軸周り（シャフト４の軸周り）に回転する。よって、ロータ７に接触する弾性体１の端面には楕円運動が生じ、摩擦部材６に押圧されたロータ７が摩擦駆動されるため、ロータ７、ギア８、加圧バネ１５が一体に回転する。そして、モータ出力は、ロータ７を介してギア８から外部ギアへ伝達される。
【０００７】
次に、ロータ７とギア８との係合関係について図１０〜図１４を参照しながら説明する。図１０（ａ）はロータ７とギア８との係合状態を示す分解斜視図、図１０（ｂ）はロータ７の溝部７２とギア８の突起部８２との係合状態を示す要部側面図、図１１は図１０の仮想平面Ｌに沿って得られた断面図、図１２はロータ７の溝部７２とギア８の突起部８２とが係合したときに発生する偶力を模式的に示す図、図１３（ａ）はロータ７の各部の寸法を示す平面図、図１３（ｂ）はギア８の各部の寸法を示す平面図、図１４（ａ）はロータ７とギア８との係合に不具合がある状態を模式的に示す図、図１４（ｂ）はギア８による反力Ｆ１１，Ｆ１２の合力Ｆ１が作用し、これがロータ７の摺動面を中心とする回転モーメントＭとして作用している状態を模式的に示す図である。なお、図１３（ａ）、図１３（ｂ）には、寸法公差によって溝部７１，７２あるいは突起部８１，８２が中心となる位置からずれて形成された場合の極端な例を示している。
【０００８】
ロータ７のギア８との対向面の中央部には、図１０（ａ）および図１１に示すように、凹部７５が形成され、その対向面の縁部には、半径方向に延びる１対の溝部７１，７２が軸対称に形成されている。ギア８には、図１０（ａ）および図１１に示すように、ロータ７の凹部７５と遊嵌合する凸部８３が形成されているとともに、ロータ７の１対の溝部７１，７２にそれぞれ係合可能な１対の突起部８１，８２が形成されている。また、ギア８には、シャフト４が挿通される穴８４が形成されており、ギア８は、穴８４を介してフランジ１０の下部に回転可能に嵌合される。
【０００９】
ここで、図１１に示すように、設計上、ロータ７の凹部７５（直径寸法φＤ）とギア８の凸部８３（直径寸法φｄ）とは、それぞれの間に適正な隙間δＲが形成されるように、それぞれ、寸法上構成される。また、ロータ８の各溝部７１，７２とギア８の各突起部８１，８２とは、それぞれの間に適正な隙間δＢが形成されるように、それぞれ、寸法上構成される。
【００１０】
図１０（ｂ）および図１２に示すように、ロータ７が矢印Ａの方向に回転されると、ロータ７の各溝部７１，７２を形成する壁部７１ａ，７２ａにギア８の突起部８１，８２が当接され、ギア８が回転される。このとき、ロータ７は、ギア８からの反力により偶力Ｆ０１、Ｆ０２を受けることになる。設計上、ロータ７の重心は、回転軸（シャフト４）の中心にあるので、ロータ８がこれらの偶力Ｆ０１、Ｆ０２を受けても、これによって、ロータ７の回転中心がずれたり、ロータ７を摺動面（摩擦部材６との接触面）に対して倒すようなモーメントが作用したりすることはない。
【特許文献１】特開平１０−０７５５８９号公報
【特許文献２】特許第３１６４８５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、実際には、図１３（ａ）に示すように、ロータ７においては、直径φＤの凹部７５の中心線ｌｃ１と溝部７１，７２の中心線ｌｒとの間に芯ずれ量δｒが存在する。また、図１３（ｂ）に示すように、ギア８においては、直径φｄの凸部８３の中心線ｌｃ２と突起部８１，８２の中心線ｌｇとの間に芯ずれ量δｇが存在する。そして、上記芯ずれ量δｒとδｇを組み合わせると、最大で（δｒ＋δｇ）量分、ロータ７の凹部７５の中心とギア８の凸部８３の中心がずれることになる。このずれ量（δｒ+δｇ）がロータ７の凹部７５とギア８の凸部８３との半径方向の隙間δＲよりも大きいと、例えば図１４（ａ）に示すように、溝部７１と突起部８１とは接触して係合するが、溝部７２と突起８２とは接触しないすなわち係合しない状態になる。また、このとき、ロータ７の凹部７５とギア８の凸部８３とが位置Ｐにおいて接触する状態になる。その結果、ロータ７はギア８から反力Ｆ１１，Ｆ１２を受けることになる。この場合、反力Ｆ１１と反力Ｆ１２との作用点は、ロータ７の回転軸に対し軸対称な位置にはならないので、反力Ｆ１１，Ｆ１２により発生するモーメントは、偶力にはならない。そのため、ロータ７の重心には、これらの反力Ｆ１１，Ｆ１２の合力が作用し、ロータ７は、ギア８に対して片寄せられた状態になる。このような場合、ロータ７の回転中心がその凹部７５の中心とずれるため、ロータ７が振動子からの駆動力を受けて回転する際にロータ７の振れ回りが誘発される。また、図１４（ｂ）に示すように、ロータ７の上部には、ギア８による反力Ｆ１１，Ｆ１２の合力Ｆ１が作用し、これがロータ７の摺動面を中心とする回転モーメントＭとして作用するため、ロータ７と振動子（摩擦部材６）の接触状態を著しく悪くする。これにより、モータの出力特性が低下し、また鳴きが発生し易くなる。
【００１２】
そこで、通常は、上記寸法関係を回避するために、ずれ量δｒ，δｇを小さくし、隙間δＲ（図１１を参照）を大きくするような設定が行われているが、隙間δＲをあまり大きくすると、ロータ７とギア８の遊びが大きくなり過ぎる。これは、ロータ７の振れ回りを大きくする原因になるので、隙間δＲを過大に大きく設定することはできない。
【００１３】
このような状況において、上記すれ量δｒ，δｇを小さくためには、高精度な機械加工で製造しなければならないが、これは、製造コストを増大させることになる。
【００１４】
本発明の目的は、製造コストを増大させることなく、回転子およびそれに係合される出力伝達部材の寸法精度に起因する回転子の振れ回り、出力低下などをなくすことができ、安定した出力を得ることができる超音波モータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、上記目的を達成するため、電気−機械エネルギー変換素子により振動が励振される振動子と、前記振動子に接触し、該振動子に励振される振動によって回転駆動される回転子と、前記回転子と係合され、該回転子により回転駆動される出力伝達部材とを有する超音波モータであって、前記回転子には、第１の嵌合部と、該回転子の半径方向に沿う第１の方向に対向するように配置された１対の第１の係合部とが設けられ、前記出力伝達部材には、前記回転子の前記第１の嵌合部と隙間があけられて嵌め合わされる第２の嵌合部と、前記第１の係合部のそれぞれと係合可能に配置されている１対の第２の係合部とが設けられ、前記回転子の前記第１の係合部と前記出力伝達部材の前記第２の係合部とは、それぞれの間に前記回転子の円周方向へ第１の隙間が形成されるような形状を有し、前記回転子の前記第１の嵌合部と前記出力伝達部材の前記第２の嵌合部とは、前記第１の方向へ第２の隙間が形成されるような形状を有し、前記第２の隙間は、前記回転子の前記出力伝達部材に対する前記回転子の半径方向の相対位置関係を規定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、製造コストを増大させることなく、回転子およびそれに係合される出力伝達部材の寸法精度に起因する回転子の振れ回り、出力低下などをなくすことができ、安定した出力を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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。
【００１８】
まず、本発明の原理について図１を参照しながら説明する。図１は本発明の原理を説明するための、ロータ７の溝部７２とギア８の突起部８２との係合関係を模式的に示す断面図である。ここでは、本発明の原理を従来の超音波モータ（図８に示す）に適用する場合を示し、図１は、図１０に示す仮想面Ｌに沿って得られた断面を示すものである。
【００１９】
図１に示すように、ロータ７の凹部７５の半径寸法をＲ、ギア８の凸部８３の半径寸法をｒ、ロータ７の凹部７５とギア８の凸部８３との間の半径方向への隙間をδＲ０（＝Ｒ−ｒ）とすると、この隙間δＲ０のＸ方向成分δＲｘは、図中のＸ−Ｙ座標系（原点がロータ７の回転中心にある）のＹ軸方向において、ギア８の凸部８３の中心に近い位置から、離れる位置に向けて漸次大きくなる。本発明は、この点に着目して成されたものである。
【００２０】
すなわち、図１４を参照して前述したように、芯ずれによりロータ７とギア８とが相対的にＸ軸方向に（δｒ+δｇ）量分ずれる場合、ロータ７の凹部７５とギア８の凸部８３との間の隙間δＲ０のＸ軸方向成分δＲｘが大きい部分においては、このＸ軸方向成分δＲｘがＹ軸方向成分より大きくなるので、Ｙ軸方向の隙間を小さく設定しても芯ずれの影響を少なくすることが可能となる。
【００２１】
よって、ロータ７の凹部７５とギア８の凸部８３とを、溝部７１，７２または突起部８１，８２の近傍のみで位置決め可能なように構成にすることにより、ロータ７の凹部７５の中心と溝部７１，７２の中心との間の芯ずれ量δｒ、およびギア８の凸部８３の中心と突起部８１，８２の中心との間の芯ずれδｇとがある程度大きくても、ロータ７の凹部７５とギア８の凸部８３との間において他の部位を接触させることなく、溝部７１，７２と突起部８１，８２とを確実に当接させることが可能になり、確実にロータ７からギア８に対して、１対の軸対称な位置で力を伝達することができる。その結果、ロータ７には上記偶力以外の外力は作用しないので、ロータ８は振れ回ることなく安定して回転することが可能になる。
【００２２】
（第１の実施の形態）
次に、本発明の第1の実施の形態について図２を参照しながら説明する。図２は本発明の第１の実施形態に係る超音波モータの主要部を示す断面図である。ここで、本実施の形態は、従来の超音波モータ（図８に示す）に適用する場合を示し、図２は、図１０に示す仮想面Ｌに沿って得られた断面を示すものである。よって、本実施の形態においては、従来の超音波モータと異なる点のみを説明する。
【００２３】
本実施の形態においては、図２に示すように、ギア８には、ロータ７の凹部７５と遊嵌合する凸部８３が形成されている。この凸部８３には、ロータ７の溝部７１，７２にそれぞれ向けて張り出す張り出し部８３ａ，８３ｂが一体的に設けられており、各張り出し部８３ａ，８３ｂには、それぞれ、ロータ７の直径方向に対向する１対の溝部７１，７２にそれぞれ係合可能な１対の突起部８１，８２が一体的に設けられている。また、ギア８には、シャフト４が挿通される穴８４が形成されており、該穴８４には、フランジ１０（図８を参照）の下部が嵌合される。
【００２４】
ここで、ロータ７とギア８とは、それらの相対的な位置関係が、Ｘ軸方向に関しては、溝部７１と突起部８１（溝部７２と突起部８２）の間の隙間δＢで決定され、またＹ軸方向に関しては、凹部７５と凸部８３の張り出し部８３ａ，８３ｂの間の隙間δＲ１で決定されるように寸法上設計される。すなわち、ロータ７は、Ｘ軸方向には±δＢ、Ｙ軸方向には±δＲ１の自由度でギア８に対して拘束されることになる。
【００２５】
ギア８の凸部８３（張り出し部８３ａ，８３ｂ以外の部位）とロータ７の凹部７５の間の隙間δＲ２は、上記隙間δＲ１に対して十分大きく、かつ上述したロータ７の溝部７１，７２とギア８の突起部８１，８２の間の芯ずれ量（δｒ+δｇ）（図１３を参照）より大きくなるように設定されている。これにより、ロータ７に駆動力が作用してロータ７が回転されると、ロータ７の溝部７１，７２とギア８の突起部８１，８２とが確実に当接してロータ７の回転力がギア８に伝達されるので、ロータ７に作用する反力は必ず偶力になる。
【００２６】
このように本実施の形態によれば、加工上比較的精度が得られ易いロータ７の溝部７１，７２の幅とギア８の突起部８１，８２の幅、およびロータ７の凹部７５とギア８の張り出し部８３，８４の径寸法とを管理すれば、加工上精度が得難い中心ずれ量δｒ，δｇの大きさに影響されることなく、確実にロータ７は、偶力以外の反力を受けることなく、ギア８に回転力を伝達することができるとともに、相対的な遊びを小さく抑制することができる。これにより、ロータ７の加工法として機械加工より加工精度が劣るダイカストなどの型成型を採用しても、十分精度的に満足する寸法を有するロータ７を製造することでき、ひいては超音波モータのローコスト化を図ることができる。
【００２７】
また、確実にロータ７とギア８間に偶力が作用するので、ロータ７の回転が安定し、安定した出力が得られるとともに鳴きなどの現象の発生を抑えることができる。
【００２８】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について図３を参照しながら説明する。図３は本発明の第２の実施の形態に係る超音波モータの主要部を示す断面図である。ここで、本実施の形態は、従来の超音波モータ（図８に示す）に適用する場合を示し、図３は、図１０に示す仮想面Ｌに沿って得られた断面を示すものである。よって、本実施の形態においては、従来の超音波モータと異なる点のみを説明する。
【００２９】
本実施の形態においては、図３に示すように、ギア８の凸部８３が矩形状の横断面形状を有し、その端部にはロータ７の溝部７１，７２にそれぞれ向けて張り出す張り出し部８３ａ，８３ｂが一体的に設けられている。各張り出し部８３ａ，８３ｂには、それぞれ、ロータ７の直径方向に対向する１対の溝部７１，７２にそれぞれ係合可能な１対の突起部８１，８２が一体的に設けられている。
【００３０】
ここで、ロータ７とギア８とは、上記第１の実施の形態と同様に、それらの相対的な位置関係が、Ｘ軸方向に関しては、溝部７１と突起部８１（溝部７２と突起部８２）の間の隙間δＢで決定され、またＹ軸方向に関しては、凹部７５と凸部８３の張り出し部８３ａ，８３ｂの間の隙間δＲ１で決定されるように寸法上設計される。すなわち、ロータ７は、Ｘ軸方向には±δＢ、Ｙ軸方向には±δＲ１の自由度でギア８に対して拘束されることになる。
【００３１】
よって、上記第１の実施の形態と同様に、芯ずれ量（δｒ+δｇ）が大きくても、確実にロータ７に偶力の反力が作用することになり、上記第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００３２】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態について図４を参照しながら説明する。図４は本発明の第２の実施の形態に係る超音波モータの主要部を示す断面図である。ここで、本実施の形態は、従来の超音波モータ（図８に示す）に適用する場合を示し、図４は、図１０に示す仮想面Ｌに沿って得られた断面を示すものである。よって、本実施の形態においては、従来の超音波モータと異なる点のみを説明する。
【００３３】
本実施の形態においては、図４に示すように、ロータ７の縁部には、その凹部７５側に向けて張り出す１対の張り出し部７５ａ，７５ｂが設けられており、各張り出し部７５ａ，７５ｂは、ロータ７の直径方向に対向するように配置されている。また、ロータ７の縁部には、その外周から張り出し部７５ａ，７５ｂを経て内周に向けて延びる１対の溝部７１，７２が形成されている。ギア８には、リング状の凸部８３が形成され、その縁部には、各溝部７１，７２にそれぞれ係合可能な１対の突起部８１，８２が設けられている。
【００３４】
ここで、ロータ７とギア８とは、上記第１の実施の形態と同様に、それらの相対的な位置関係が、Ｘ軸方向に関しては、溝部７１と突起部８１（溝部７２と突起部８２）の間の隙間δＢで決定され、またＹ軸方向に関しては、張り出し部７５ａ，７５ｂと凸部８３との間の隙間δＲ１で決定されるように寸法上設計される。すなわち、ロータ７は、Ｘ軸方向には±δＢ、Ｙ軸方向には±δＲ１の自由度でギア８に対して拘束されることになる。
【００３５】
また、ギア８の凸部８３とロータ７の凹部７５（張り出し部７５ａ，７５ｂ以外の部位）との間の隙間δＲ２は、上記隙間δＲ１に対して十分大きく、かつ上述したロータ７の溝部７１，７２とギア８の突起部８１，８２の間の芯ずれ量（δｒ+δｇ）より大きくなるように設定されている。
【００３６】
よって、上記第１の実施の形態と同様に、芯ずれ量（δｒ+δｇ）が大きくても、確実にロータ７に偶力の反力が作用することになり、上記第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００３７】
（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態について図５および図６を参照しながら説明する。図５は本発明の第４の実施の形態に係る超音波モータを示す縦断面図、図６は図５の超音波モータにおけるロータ７とギア８との係合状態を示す断面図である。
【００３８】
本実施の形態の超音波モータは、図５に示すように、弾性体１３、弾性体２、摩擦部材１２、および積層圧電素子３を備える。弾性体１３、弾性体２、摩擦部材１２、および積層圧電素子３はシャフト４に挿通され、弾性体１３と弾性体２との間には、摩擦部材１２および積層圧電素子３とが挟み込まれている。弾性体２はシャフト４の端部に螺合され、弾性体１３、摩擦部材１２および積層圧電素子３は、弾性体２とシャフト４の中間フランジ４ａとの間で適正な挟持力で締め付けられている。摩擦部材１２には、弾性体１３に挿通されているロータ７の端面が当接されている。ロータ７は、モータ出力を外部に伝達するためのギア８と係合可能なように構成されている。ギア８は、シャフト４に固定されているフランジ１０の下部に回転可能に嵌合され、フランジ１０により、ギア８のスラスト方向へ移動しよう規制される。ギア８とロータ７との間には、ロータ７に加圧力を付与するための加圧バネ１５が設けられ、この加圧バネ１５のバネ力により、ロータ７は、適正な加圧力で摩擦部材１２の上面に加圧接触する。
【００３９】
ロータ７には、図６に示すように、ロータ７の直径方向に対向する１対の溝部７１，７２が形成されている。ギア８は、その内周部８４がロータ７の外周部と遊嵌合するリング状の形状を有し、ギア８には、その内周部８４から中心に向けて張り出す１対の張り出し部８４ａ，８４ｂが一体的に形成されている。各張り出し部８４ａ，８４ｂは、それぞれ、ロータ７の対応する溝部７１，７２に対向するように配置され、各張り出し部８４ａ，８４ｂには、対応する溝部７１，７２に向けて突出する突起部８１，８２が一体的に形成されている。
【００４０】
ここで、ロータ７とギア８とは、それらの相対的な位置関係が、Ｘ軸方向に関しては、溝部７１と突起部８１（溝部７２と突起部８２）の間の隙間δＢで決定され、またＹ軸方向に関しては、ロータ７の外周部とギア８の張り出し部８４ａ，８４ｂの間の隙間δＲ１で決定されるように寸法上設計される。すなわち、ロータ７は、Ｘ軸方向には±δＢ、Ｙ軸方向には±δＲ１の自由度でギア８に対して拘束されることになる。
【００４１】
このように構成された超音波モータにおいて、積層圧電素子３に交流電界が印加されると、振動子が励振され、摩擦部材１２に押圧されたロータ７が摩擦駆動されて回転される。このとき、ロータの溝部７１，７２とギア８の突起部８１，８２とが確実に当接し、ギア８に偶力の回転力が伝達されるので、ロータ８の振れ回りや摺動面（摩擦部材１２とロータ７との接触面）の当たりむらなどがなくなり、安定した出力が得られる。
【００４２】
よって、ロータ７の外周部がギア８の内周部に係合するように構成された超音波モータにおいても、上記第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４３】
（第５の実施の形態）
次に、本発明の第５の実施の形態について図７を参照しながら説明する。図７（ａ）は本発明の第５の実施の形態に係るリング型の超音波モータの構成を示す縦断面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＣ−Ｃ線に沿って得られた断面図である。
【００４４】
本実施の形態のリング型の超音波モータは、図７（ａ）に示すように、リング状の弾性体２０の一方の面に圧電素子２１が接合された振動子を備え、この振動子は、弾性体２０の内径側のフランジと支持部材２８とをビスなどの締結手段で締結することによって、支持されている。支持部材２８には、垂直に延びるシャフト２６の下端が固定されている。シャフト２６には、円板状のロータ２２が挿通されており、ロータ２２の一方の面には、弾性体２０の他方の面に接触されている。ロータ２２は、ギア２３に係合可能に構成されている。ギア２３は、シャフト２６に挿通されている連結部材２４と一体的に結合されている。連結部材２４は、シャフト２６に固定されているフランジ２７の下部に回転可能に嵌合され、フランジ２６により、ギア２３のスラスト方向へ移動しないよう規制される。これにより、ギア２３は、ギア２３のスラスト方向へ移動しないよう規制される。連結部材２４とロータ２２との間には、ロータ２２に加圧力を付与するための加圧バネ２５が設けられ、この加圧バネ２５のバネ力により、ロータ２２は、適正な加圧力で弾性体２０に加圧接触する。
【００４５】
ロータ２２には、図７（ｂ）に示すように、ロータ２２の直径方向に対向する１対の溝部２２１，２２２が形成されている。ギア２３は、その外周部２３５がロータ２２の外周部２２３と遊嵌合するリング状部材から構成され、ギア２３には、その外周部２３５から外方に向けて張り出す１対の張り出し部２３３，２３４が一体的に形成されている。各張り出し部２３３，２３４は、それぞれ、ロータ２２の対応する溝部２２１，２２２に対向するように配置され、各張り出し部２３３，２３４には、対応する溝部２２１，２２２に向けて突出する突起部２３１，２３２が一体的に形成されている。
【００４６】
ここで、ロータ２２とギア２３とは、それらの相対的な位置関係が、Ｘ軸方向に関しては、溝部２２１と突起部２３１（溝部２２２と突起部２３２）の間の隙間δＲ1で決定され、またＹ軸方向に関しては、ロータ２２の内周部２２３とギア２３の張り出し部２３３，２３４の間の隙間δＢで決定されるように寸法上設計される。すなわち、ロータ２２は、Ｘ軸方向には±δＲ1、Ｙ軸方向には±δＢの自由度でギア２３に対して拘束されることになる。
【００４７】
また、ギア２３の外周部２３５（張り出し部２３３，２３４以外の部位）とロータ２２の内周部との間の隙間δＲ２は、上記隙間δＲ１に対して十分大きく、かつ上述したロータ２２の溝部２２１，２２２とギア２３の突起部２３１，２３２の間の芯ずれ量（δｒ+δｇ）より大きくなるように設定されている。
【００４８】
よって、上記第１の実施の形態と同様に、芯ずれ量（δｒ+δｇ）が大きくても、確実にロータ２２に偶力の反力が作用することになり、上記第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４９】
なお、本実施の形態においては、ロータ２２側に溝部、ギア２３側に突起部を有する構造について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、逆の構造すなわちロータ側に突起部、ギア側に溝部を設けた構造を採用してもよい。
【００５０】
本発明は、上述したロータおよびギアの形状に限定されることはなく、ロータとギアとの間における上記係合関係を満足するような形状および寸法を有するものであれば、よいことはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の原理を説明するための、ロータ７の溝部７２とギア８の突起部８２との係合関係を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る超音波モータの主要部を示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る超音波モータの主要部を示す断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る超音波モータの主要部を示す断面図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態に係る超音波モータを示す縦断面図である。
【図６】図５の超音波モータにおけるロータ７とギア８との係合状態を示す断面図である。
【図７】（ａ）は本発明の第５の実施の形態に係るリング型の超音波モータの構成を示す縦断面図、（ｂ）は図７（ａ）のＣ−Ｃ線に沿って得られた断面図である。
【図８】従来の棒状型の超音波モータの構成を示す縦断面図である。
【図９】図８の超音波モータの振動モードを模式的に示す図である。
【図１０】（ａ）はロータ７とギア８との係合状態を示す分解斜視図、（ｂ）はロータ７の溝部７２とギア８の突起部８２との係合状態を示す要部側面図である。
【図１１】図１０の仮想平面Ｌに沿って得られた断面図である。
【図１２】ロータ７の溝部７２とギア８の突起部８２とが係合したときに発生する偶力を模式的に示す図である。
【図１３】（ａ）はロータ７の各部の寸法を示す平面図、（ｂ）はギア８の各部の寸法を示す平面図である。
【図１４】（ａ）はロータ７とギア８との係合に不具合がある状態を模式的に示す図、図１４（ｂ）はギア８による反力Ｆ１１，Ｆ１２の合力Ｆ１が作用し、これがロータ７の摺動面を中心とする回転モーメントＭとして作用している状態を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１，２  弾性体
３  圧電素子
４  シャフト
５，１１  ナット
６，１２  摩擦部材
７，２２  ロータ
８，２３  ギア
１０  モータ取り付け用フランジ
７１，７２，２２１，２２２  溝部
８１，８２，２３１，２３２  突起部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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