(57)【要約】【課題】  摩擦材の摩擦係数を高く維持して、ステータとロータとの間の摩擦力を増大し、トルク容量や回転速度を増大すると共に、摩擦材の摩耗を抑制して耐摩耗性を向上し、高耐久性や長寿命を実現すること。【解決手段】  ステータ１とロータ２との間に介装した摩擦材３は、ペーパー系の湿式摩擦材であり、気孔率が２０〜８０％となっており、硬度は、ＨＲＲで、６０〜１００となっている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動体と、被振動体との間に、摩擦材を介在した超音波モータにおいて、
前記摩擦材は、２０〜８０％の気孔率を有していることを特徴とする超音波モータ。
【請求項２】
前記摩擦材は、硬度がＨＲＲで６０〜１００であることを特徴とする請求項１に記載の超音波モータ。
【請求項３】
前記摩擦材は、ペーパー系の湿式摩擦材であることを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波モータ。
【請求項４】
前記摩擦材は、前記被振動体、または、振動体の少なくとも一方に固着されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の超音波モータ。
【請求項５】
前記振動体は、ステータであり、前記被振動体は、ロータであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の超音波モータ。
【請求項６】
圧電素子及び弾性体を固着してなる前記ステータと、湿式摩擦材を固着した前記ロータとを、同軸上に回転可能な状態で重ね合わせて配置し、
前記ステータと前記ロータとの接合荷重を付与する荷重付与手段が設けられたことを特徴とする請求項５に記載の超音波モータ。
【請求項７】
圧電素子及び湿式摩擦材を固着してなる前記ステータと、弾性体を固着した前記ロータとを、同軸上に回転可能な状態で重ね合わせて配置し、
前記ステータと前記ロータとの接合荷重を付与する荷重付与手段が設けられたことを特徴とする請求項５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、例えば、膝サポータ、関節補助機器等に用いられる超音波モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１及び２に開示してあるように、超音波モータは、圧電素子を有するステータに、対向して密着するように配置したロータが回転自在に設けてある。ステータのロータに対向する面には、櫛歯状の溝が形成してあり、これの裏面側に、圧電素子が貼着してある。
【０００３】
これにより、ステータの櫛歯状の溝側に、ロータを重ねて圧力を加えながら密着する一方、圧電素子に特定の高周波電圧を与えると、電歪現象を生起して超音波振動を発生する。この発生した超音波振動は、ステータを撓ませながら連続的に一方向に進行し、ステータには所謂楕円運動が生じて、ロータが所定方向に所定のトルクで回転する。
【０００４】
また、ロータのステータに対向する摺動面には、摩擦材が貼着してある。この摩擦材は、従来、合成樹脂製のものが主に用いられている。また、特許文献１には、炭素繊維強化プラスチックからなる摩擦材が開示されている。さらに、特許文献２には、微小な凹凸形状にするとともに該凹凸面の表面に、窪みを埋めることがないテフロン（登録商標）コーティング等の発油性の表面処理をした摩擦材が開示されている。
【０００５】
なお、特許文献３には、車両の自動変速機等において油中で使用されるクラッチやブレーキ等に用いられる湿式摩擦材が開示されている。
【特許文献１】特開平５−８３９６０号公報
【特許文献２】特開２００１−１７８１５８号公報
【特許文献３】特開２０００−３２８０４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、このような超音波モータに於いて、そのトルク容量を増大させる場合には、振動体（ステータ）の振幅を増大するか、又は、振動体（ステータ）に被振動体（ロータ）を押し付ける荷重を増加している。
【０００７】
また、その回転速度を高くする場合には、押付力を小さくするか、又は、超音波モータへ供給する電圧の周波数を増大している。
【０００８】
しかしながら、振動体（ステータ）の振幅を増大した場合、又は、上記押し付け荷重を増加した場合には、摩擦材の接触面圧が比較的高くなる。
【０００９】
その結果、摩擦材は、その摩耗が促進されるといったことがあり、また、消費電力も増加するといったことがある。
【００１０】
すなわち、超音波モータへ供給する電圧や押し付け荷重を従来と同様に設定した場合であっても、摩擦材の摩擦係数を高く維持して、ステータとロータとの間の摩擦力を増大すれば、トルク容量や回転速度を増大することができる。また、押し付け荷重を小さくして、従来と同様のトルク容量や回転速度を設定すれば、摩擦材の摩耗の促進を抑えることができ、耐摩耗性を向上して、高耐久性や長寿命を実現することができる。
【００１１】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであって、供給する電圧や押し付け荷重を増大しなくても、摩擦材の摩擦係数を高く維持して、ステータとロータとの間の摩擦力を増大しトルク容量や回転速度を増大することができる超音波モータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するため、本発明の請求項１に係る超音波モータは、振動体と、被振動体との間に、摩擦材を介在した超音波モータにおいて、
前記摩擦材は、２０〜８０％の気孔率を有していることを特徴とする。
気孔率が２０％未満では、摩擦係数が低くなってしまい、超音波モータのトルク容量が小さくなってしまう。一方、気孔率が８０％を超えると、振動体（ステータ）からの振動を吸収してしまい、所望のトルクを発生させることができなくなってしまう。
【００１３】
本発明の請求項２に係る超音波モータは、前記摩擦材は、硬度がＨＲＲで６０〜１００であることを特徴とする。
摩擦材は、充填剤・摩擦調整剤の配合割合を多くしたり、結合剤（樹脂）を多く含浸させることによって、硬度が増す。逆に、これらを少なくすれば、やわらかくなる。本発明の目的を達成するためには、硬度が６０〜１００であることが望ましい。
【００１４】
本発明の請求項３に係る超音波モータは、前記摩擦材は、ペーパー系の湿式摩擦材であることを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項４に係る超音波モータは、前記摩擦材は、前記被振動体、または、振動体の少なくとも一方に固着されていることを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項５に係る超音波モータは、前記振動体は、ステータであり、前記被振動体は、ロータであることを特徴とする。
【００１７】
本発明の請求項６に係る超音波モータは、圧電素子及び弾性体を固着してなる前記ステータと、湿式摩擦材を固着した前記ロータとを、同軸上に回転可能な状態で重ね合わせて配置し、
前記ステータと前記ロータとの接合荷重を付与する荷重付与手段が設けられたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明によれば、振動体と被振動体との間に介装した摩擦材は、２０〜８０％の気孔率を有していることから、超音波モータへ供給する電圧や押し付け荷重を従来と同様に設定した場合であっても、摩擦材の摩擦係数を高く維持して、ステータとロータとの間の摩擦力を増大し、トルク容量や回転速度を増大することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態に係る超音波モータを図面を参照しつつ説明する。
【００２０】
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係り、試験に必要な測定装置をも備えた超音波モータの斜視図である。
【００２１】
図２（ａ）は、摩擦材をロータに固着した状態を示す正面図であり、（ｂ）は、ロータの軸方向断面図である。
【００２２】
図１に示すように、ロータ２に摩擦材３を固着し、ステータ１を同軸上に配置して重ね合わせる。ロータ２及びステータ１は、相互に回転自在に取付けられている。
【００２３】
ステータ１は、圧電素子（不図示）と、弾性体４とからなり、弾性体４には、円周状に複数のスリット４ａが設けられている。この弾性体４は、鉄や銅等の金属で構成されている。
【００２４】
一方、ロータ２は、コアプレート２ａに摩擦材３を固着した構成となっている。
【００２５】
また、バネ秤５は、伝達トルクを計測するために設けられている。
【００２６】
ロードセル６は、ステータ１にロータ２を押し付ける荷重を計測するものである。
【００２７】
バネ秤５と、ロードセル６は、後述の試験を実施するために配置しているものであり、発明品を構成する部材ではない。
【００２８】
本実施の形態に用いられる摩擦材３は、ペーパー系の湿式摩擦材であり、気孔率が４０〜６０％となっており、硬さは、ＨＲＲ（基準荷重９８.０７Ｎ、試験荷重５８８.４Ｎ）で、９２〜９４となっている。
【００２９】
ペーパー系の湿式摩擦材は、繊維基材、充填・摩擦調整剤、結合剤からなる。  まず、繊維基材、充填・摩擦調整剤を水中に分散させ、そのスラリー液から抄紙したものを乾燥して、生ペーパを得て、その生ペーパーに結合剤を含浸して加熱硬化し、湿式摩擦材を得る。
【００３０】
例として、繊維基材には、セルロース繊維、アラミド繊維、炭素繊維等の有機合成繊維や、ガラス繊維、ロックウール、チタン酸カリウム繊維等の無機繊維が、充填剤・摩擦調整剤には、珪藻土、カシュー樹脂、アルミナ等が、結合剤には、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、シランカップリング剤の加水分解液等がある。
【００３１】
また、配合割合の例として、生ペーパーを繊維基材を５５重量％、充填剤・摩擦調整剤を４５重量％として構成し、この生ペーパを１００重量部としたときの結合剤の割合を４０重量部とする。  
【００３２】
さらに、前記の加熱硬化は、１５０℃で、３０分間行う。
【００３３】
次に、上記のようにして得られた湿式摩擦材のロータへの接着について説明する。
【００３４】
前記のロータ２または湿式摩擦材３の一方に、熱硬化性の接着剤を塗布し、一旦乾燥硬化させた後、そのロータ２と湿式摩擦材３を重ね合わせ、所定の温度に加熱した金型で、所定時間、所定圧力で保持することによって接着を行う。
【００３５】
例として、接着剤には、フェノール系熱硬化性接着剤を用い、金型の加熱温度を２００℃、保持時間を３０ｓ、圧力を５０ｋｇ/ｃｍ２とすることによって接着を行うことができる。
【００３６】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されず、種々変形可能である。
[実施例]
（試験条件）
図１に示すような試験装置に於いて、
実施例、比較例とも、ロータへの押し付け力：５０ｋｇｆ
実施例、比較例とも、電圧：２００Ｖｐｐ
実施例、比較例とも、湿式摩擦材の表面積：約１５４５ｃｍ２
（径φ８８、内径φ７６）
比較例のサンプル：ＰＥＩＧＦ（合成樹脂製）。気孔率は、零であり、硬度は、ＨＲＭで１２５である。
【００３７】
（比較内容）
実施例、比較例とも、上記の試験条件に於いて、超音波モータを作動し、（１）最大起動トルク、（２）そのときの回転速度、を比較検討した。
【００３８】
（結果）
実施例では、（１）最大起動トルク：９ｋｇｆ・ｃｍ、（２）回転速度：２０〜２５ｒｐｍであった。
【００３９】
比較例では、（１）最大起動トルク：５ｋｇｆ・ｃｍ、（２）回転速度：１５〜２０ｒｐｍであった。
【００４０】
これにより、本発明（実施例）では、超音波モータへ供給する電圧や押し付け荷重を、比較例（従来）と同様に設定した場合であっても、摩擦材３の摩擦係数を高く維持して、ステータ１とロータ２との間の摩擦力を増大し、トルク容量や回転速度を増大することができる。
【００４１】
なお、本発明は、上述した実施例に限定されず、種々変形可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態に係り、試験に必要な測定装置をも備えた超音波モータの斜視図である。
【図２】（ａ）は、摩擦材をロータに固着した状態を示す正面図であり、（ｂ）は、ロータの軸方向断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  ステータ（振動体）
２  ロータ（被振動体）
２ａ  コアプレート
３  摩擦材
４  弾性体
４ａ  スリット
５  バネ秤
６  ロードセル
【図１】
2005124382.tif 000003
【図２】
2005124382.tif 000004