DE3850356T2

DE3850356T2 - Ultraschallmotoranordnung.

Info

Publication number: DE3850356T2
Application number: DE3850356T
Authority: DE
Inventors: Yoshinobu Imasaka; Masanori Sumihara; Hiroshi Yoneno
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1987-11-26
Filing date: 1988-11-23
Publication date: 1995-02-16
Anticipated expiration: 2008-11-24
Also published as: EP0317976B1; KR890009055A; EP0317976A3; KR910003671B1; US4963781A; US5059849A; DE3850356D1; EP0317976A2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Ultraschallmotor, der durch eine durch ein piezoelektrisches Element erzeugte Ultraschallvibration bzw. Ultraschallschwingung angetrieben wird.

2. BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK

Als ein typischer Ultraschallmotor ist eine Anordnung bekannt, bei der ein anzutreibendes Objekt (angetriebenes Glied) auf einen vibrierenden bzw. schwingenden Stator gedrückt wird, wobei der vibrierende Stator wandernde Wellen aus der Vibration eines piezoelektrischen Elementes erzeugt. Bei einem solchen Ultraschallmotor wird das angetriebene Glied durch eine zwischen dem angetriebenen Glied und dem vibrierenden Stator bei Vorliegen eines Reibkontaktes erzeugten Reibungskraft angetrieben. Entsprechend ist die Bedingung des Reibkontaktes des angetriebenen Gliedes und des vibrierenden Stators ein wichtiger Faktor für entscheidende Eigenschaften des Ultraschallmotors, wie z. B. Ausgangsleistung, Energieumwandlungseffizienz, Lebenszeit usw.
Bei einem konventionellen Ultraschallmotor ist ein Reibungsglied, das als Gleitstück (slider) bezeichnet wird und einen hohen Reibungskoeffizienten besitzt, zwischen dem angetriebenen Glied und dem vibrierenden Stator derartig vorgesehen, daß die Abnutzung von sich mit Reibungskontakt berührenden Oberflächen des angetriebenen Gliedes und des vibrierenden Stators verringert wird und eine hohe Ausgangsleistung des Ultraschallmotors erreicht wird. Für ein derartiges Reibungsglied sind hartes Gummi, Kunststoffe oder dergleichen von der US-A-4 484 099, US-A-4 562 373, US-A-4 634 916, US-A-4 495 432 oder EP-A-0 222 394 als verwendbar vorgeschlagen worden.
Wenn jedoch ein auf dem Markt befindliches Material wie z. B. hartes Gummi mit einem hohen Reibungskoeffizient allein als Reibungsglied des konventionellen Ultraschallmotors verwendet wird, der eine Reibungskraft zwischen dem angetriebenen Glied und dem vibrierenden Stator in einem unter Druck gesetzten Zustand verwendet, wird die Reibungskraft merklich durch die Benutzung bzw. den Verschleiß durch Benutzung verringert. Wenn die Abnutzung des Reibungsgliedes fortschreitet, ändert sich die Bedingung des Reibungskontaktes des angetriebenen Gliedes und des vibrierenden Stators. Dementsprechend hat der konventionelle Ultraschallmotor Nachteile dahingehend, daß sich das Anfangsdrehmoment des Motors verringert, die Eigenschaften des Motors wie z. B. die Variation der Drehgeschwindigkeit abfallen und die Lebenszeit des Motors kürzer wird.
Um die Lebens zeit des Motors durch Verringern der Abnutzung des Reibungsgliedes zu verbessern, wurde vorgeschlagen, Pulver von anorganischem Füllmaterial mit Verschleißfestigkeit in das Reibungsglied aufzunehmen. In diesem Fall wird die Oberfläche des vibrierenden Stators ungleichmäßig, wenn der Motor angetrieben wird; da das Füllmaterial die Oberfläche des vibrierenden Stators beschädigt. Wenn die Oberfläche des vibrierenden Stators ungleichmäßig bzw. uneben wird, verändert sich die Bedingung des Reibkontaktes des angetriebenen Gliedes und des vibrierenden Stators im Verlaufe der Zeit, und die Eigenschaft beim Neustarten des Motors ist nachteilhaft beeinflußt. Dementsprechend hat eine solche Technik auch einen Nachteil darin, daß die Stabilität der Eigenschaften des Motors nicht erreicht werden kann.
Weiterhin tritt ein akustisches Rauschen bzw. akustische Geräusche auf, wenn der konventionelle Ultraschallmotor angetrieben wird, da die Bedingung des Reibkontaktes nicht gleichmäßig beibehalten werden kann.

AUFGABE UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten Ultraschallmotor derartig zu schaffen, daß die Bedingung des Reibkontaktes zwischen einem angetriebenen Glied und dem vibrierenden Stator auch nach einer langen Betriebsdauer gleichförmig ist, die Stabilität der Eigenschaften des Motors beibehalten wird, und ein Ultraschallmotor mit einer hohen Verschleißfestigkeit geschaffen wird, der auch kaum ein akustisches Geräusch erzeugt.
Um die oben genannte Aufgabe zu erreichen, ist ein Ultraschallmotor mit den Merkmalen eines der Ansprüche 1, 2 und 3 vorgesehen.
Während die neuen Merkmale der Erfindung insbesondere in den beiliegenden Ansprüchen fortgesetzt werden, wird die Erfindung sowohl in ihrem Aufbau als auch in ihrem Inhalt zusammen mit anderen Zielen und Merkmalen aus der folgenden detaillierten Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen besser verstanden und angenommen werden.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Aufbau eines Hauptteils einer bevorzugten Ausführungsform eines Ultraschallmotors der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die Fig. 2a, 2b, 2c, 2d und 2e sind jeweils perspektivische Ansichten, die bevorzugte Ausführungsformen des Reibungsgliedes des Ultraschallmotors gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.
Fig. 3a ist eine Draufsicht in Schnittdarstellung, die eine Ausführungsform einer Anordnung von verstärkenden Fasern bzw. Verstärkungsfasern in dem Reibungsglied des Ultraschallmotors gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 3b ist eine perspektivische Ansicht, die eine andere Ausführungsform einer Anordnung der verstärkenden Fasern bzw. Verstärkungsfasern des Reibungsgliedes des Ultraschallmotors gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 4 ist eine teilweise weggebrochene perspektivische Ansicht, die einen Ultraschallmotor gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die Fig. 5a und 5b sind jeweils Draufsichten in Schnittdarstellung, die weitere Ausführungsformen einer Anordnung der verstärkenden Fasern bzw. Verstärkungsfasern des Reibungsglieds gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.
Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht, die eine weitere Ausführungsform einer Anordnung der verstärkenden Fasern bzw. Verstärkungsfasern des Reibungsglieds gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.
Fig. 7 ist eine Draufsicht in Schnittdarstellung, die ein Beispiel einer Anordnung der verstärkenden Fasern bzw. Verstärkungsfasern des Reibungsglieds zum Vergleich mit den oben genannten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigen.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Eine bevorzugte Ausführungsform eines Ultraschallmotors gemäß der vorliegenden Erfindung wird im folgenden beschrieben.
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Aufbau eines. Hauptteils einer bevorzugten Ausführungsform eines Ultraschallmotors gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. In Fig. 1 bezeichnet Bezugszeichen 1 ein piezoelektrisches Element. Ein vibrierender bzw. schwingender Stator 2 ist an einer Oberfläche des piezoelektrischen Elements 1 mittels eines Haftbzw. Klebemittels befestigt. Bezugszeichen 3 bezeichnet ein angetriebenes Glied, welches angetrieben werden soll. Ein Reibungsglied 4 mit wenigstens einer Anordnung von Verstärkungsfasern 4a in wenigstens einer vorbestimmten Richtung gegenüber der Bewegungsrichtung des angetriebenen Gliedes 3, die durch einen Pfeil C angezeigt wird, ist zwischen dem angetriebenen Glied 3 und dem vibrierenden Stator 2 angeordnet. Weiterhin berührt durch Drücken bzw. unter-Druck-setzen des vibrierenden Stators 2 und des angetriebenen Gliedes 3 der vibrierende Stator 2 das Reibungsglied 4, auf das ein Druck angewandt wird.
Wenn ein alternierendes elektrisches Feld mit einer Frequenz nahe der Resonanzfrequenz des vibrierenden Stators 2 an das piezoelektrische Element 1 angelegt wird, treten wandernde Wellen von einer Biegeschwingung bzw. Biegevibration in dem vibrierenden Stator 2 auf. Das Reibungsglied 4, welches eine Oberfläche des vibrierenden Stators 2 berührt, und auf das der Druck ausgeübt wird, mit dem angetriebenen Glied 3 in einem Stück durch eine Reibungskraft zwischen dem vibrierenden Stator 3 und dem Reibungsglied 4 angetrieben. Wenn keine elektrische Leistung zu dem piezoelektrischen Element 1 zugeführt wird, tritt ein Haltedrehmoment oder Bremsdrehmoment entsprechend dem Produkt aus dem Druck, der zwischen dem vibrierenden Stator 2 und dem Reibungsglied 4 wirkt, und den Reibungskoeffizienten zwischen ihnen an der Berührungsoberfläche des vibrierenden Stators 2 und des Reibungsgliedes 4 auf.
Die Fig. 2a, 2b, 2c, 2d und 2e sind jeweils perspektivische Ansichten, die bevorzugte Ausführungsformen des Reibungsgliedes des Ultraschallmotors gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.
Fig. 2a zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des Aufbaus des Reibungsgliedes 4, bei dem die Verstärkungsfasern 4a in einer Richtung im wesentlichen gleich der Bewegungsrichtung des angetriebenen Gliedes 3, die durch einen Pfeil C gezeigt wird, angeordnet sind. Wenn der Ultraschallmotor, der ein solches Reibungsglied verwendet, wie in Fig. 2a gezeigt, angetrieben wird, berührt insbesondere aufgrund der Reibung- zwischen den Verstärkungsfasern in dem Reibungsglied und dem vibrierenden Stator der vibrierende Stator 2 nur an Schnittflächen 4a der Verstärkungsfasern, die in der Richtung parallel zu der Bewegungsrichtung des angetriebenen Gliedes 3, die durch einen P-feil C gezeigt ist, die Berührungsoberfläche 9. Das heißt, die Verstärkungsfasern 4a in dem Reibungsglied 4 sind im wesentlichen parallel zu einer Richtung der Reibungskraft, die auf das Reibungsglied 4 wirkt, angeordnet.
Fig. 4 zeigt eine andere bevorzugte Ausführungsform des Aufbaus des Reibungsgliedes 4, wobei die Verstärkungsfasern 4a in eine Richtung im wesentlichen senkrecht (vertikal) zu der Bewegungsrichtung des angetriebenen Gliedes 3, die durch einen Pfeil C gezeigt wird, angeordnet sind, und kreisförmige Querschnitte 4a der Verstärkungsfasern sind in einer Richtung senkrecht (vertikal) zu den Faserachsen auf einer- Oberfläche 9 des Reibungsgliedes 4 angeordnet. Wenn der Ultraschallmotor unter Verwendung des Reibungsgliedes wie in Fig. 2b gezeigt angetrieben wird, berührt insbesondere aufgrund der Reibung zwischen den Verstärkungsfasern in dem Reibungsglied und dem vibrierenden Stator der vibrierende Stator 2 nur kreisförmige Schnitte der Verstärkungsfasern 4a senkrecht (vertikal) zu deren Achsen. Das heißt, die Verstärkungsfasern 4a in dem Reibungsglied 4 sind senkrecht (vertikal) zu der Richtung der Reibungskraft, die auf das Reibungsglied 4 wirkt, angeordnet.
Fig. 2c zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Aufbaus des Reibungsgliedes 4 mit einem Merkmal des Einbeziehens der in den Fig. 2a und 2b gezeigten Merkmale. Das heißt, das Reibungsglied 4 enthält zwei Sätze von Anordnungen der Verstärkungsfasern 4a. Ein Satz einer Anordnung der Verstärkungsfasern 4a ist parallel zu der Bewegungsrichtung des angetriebenen Gliedes 3, die durch einen Pfeil C gezeigt wird, angeordnet. Und ein anderer Satz einer Anordnung der Verstärkungsfasern 4a ist senkrecht (vertikal) zu der Bewegungsrichtung des angetriebenen Gliedes 3 angeordnet, und die kreisförmigen Querschnitte der Fasern 4a senkrecht zu deren Achsen sind an der Oberfläche 9 des Reibungsgliedes 4 angeordnet. Wenn der Ultraschallmotor unter Verwendung des in Fig. 2c gezeigten Reibungsgliedes 4 angetrieben wird, berührt insbesondere wegen der Reibung zwischen den Verstärkungsfasern in dem Reibungsglied und dem vibrierenden Stator der vibrierende Stator Schnittflächen der Verstärkungsfasern 4a parallel zu der Bewegungsrichtung des angetriebenen Gliedes 3 und kreisförmige Querschnitte der Verstärkungsfasern 4a senkrecht (vertikal) zu deren Achsen. Das heißt, die Anordnungen der Verstärkungsfasern 4a in dem Reibungsglied 4 sind parallel zueinander und senkrecht (vertikal) zu der Richtung der Reibungskraft, die auf das Reibungsmaterial 4 wirkt, angeordnet.
Fig. 2d zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Aufbaus des Reibungsgliedes 4, wobei die Verstärkungsfasern 4a in einer Richtung im wesentlichen senkrecht (vertikal) zu der Bewegungsrichtung des angetriebenen Gliedes 3 angeordnet sind, und kreisförmige Querschnitte der Verstärkungsfasern 4a senkrecht (vertikal) zu deren Achsen sind an Seitenflächen des Reibungsgliedes 4 angeordnet, die den vibrierenden Stator 2 nicht berühren. Wenn der Ultraschallmotor unter Verwendung des Reibungsgliedes 4 wie in Fig. 2d gezeigt angetrieben wird, berührt insbesondere wegen der Reibung zwischen den Verstärkungsfasern in dem Reibungsglied und dem vibrierenden Stator der vibrierende Stator 2 die Verstärkungsfasern 4a nur an Schnittflächen, die in einer Richtung senkrecht (vertikal) zu deren Achsen angeordnet sind. Das heißt, die Verstärkungsfasern 4a in dem Reibungsglied 4 sind senkrecht (vertikal) zu der Richtung der Reibung, die auf das Reibungsglied 4 wirkt, angeordnet.
Fig. 2e zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Aufbaus des Reibungsgliedes 4, wobei die Verstärkungsfasern 4a in einer Richtung angeordnet sind, die einen vorbestimmten Winkel R zu der Bewegungsrichtung des angetriebenen Gliedes 3 einnimmt, die durch einen Pfeil C gezeigt ist. Wenn der Ultraschallmotor unter Verwendung des Reibungsgliedes 4, wie in Fig. 2e gezeigt, angetrieben wird, berührt insbesondere aufgrund der Reibung zwischen den Verstärkungsfasern in dem Reibungsglied und dem vibrierenden Stator der vibrierende Stator 2 nur an läppchenförmigen Querschnitten der Verstärkungsfasern 4a, die den Winkel R gegen deren Achsen einnehmen. Das heißt, die Verstärkungsfasern 4a in dem Reibungsglied 4 sind in der Richtung angeordnet, die den Winkel R gegen die Richtung der Reibung, die auf das Reibungsglied wirkt, einnimmt.
In der oben genannten Ausführungsform, die in den Fig. 2a bis 2e gezeigt werden, sind die Verstärkungsfasern 4a mit einem organischen Bindemittel 4b kombiniert und werden von ihm gehalten. Als Material für die Verstärkungsfasern 4a besteht keine Einschränkung. Es können jedoch Kohlefasern, aromatische Polyamidfasern, Keramikfasern, Fasern aus einem hochdichten Polyethylen, Glasfasern und dergleichen verwendet werden. Und insbesondere sind Kohlefasern und aromatische Polyamidfasern geeignet.
Als Material für das organische Bindemittel 4b gibt es auch keine Beschränkung. Es ist jedoch wünschenswert, ein Polyimidharz, Polyamid-Imid-Harz, Bismalein-Imid-Triazinharz Phenolharz oder dergleichen zu verwenden. Solche Materialien können individuell oder zusammen verwendet werden.
Details der Ausführungsformen werden im folgenden beschrieben.
A) Eine Gruppe bevorzugter Beispiele unter Verwendung eines Reibungsgliedes, bei dem die Verstärkungsfasern zumindest in einer Richtung parallel zu der Bewegungsrichtung des angetriebenen Gliedes angeordnet sind:

(Beispiel 1)

Es wurden Kohlefasern als ein Material der Verstärkungsfasern 4a verwendet. Ein in eine Richtung verlaufendes Prepreg wurde durch Imprägnieren eines in eine Richtung verlaufenden Bandes der Kohlefaser (Carbolonband: Nippon Carbon Co., Ltd.) mit dem Phenolharz hergestellt. Das Prepreg wurde spiralartig aufgerollt, so daß eine Schichtung erzielt wurde, um die Kohlefasern in einer kreisförmigen Richtung anzuordnen. Eine Aufwicklung des gerollten Prepregs wurde unter den Bedingungen des Erhitzens und unter-Druck-setzens in einem Autoklaven behandelt. Als ein Ergebnis wurde ein zylindrischer Körper gewonnen. Danach wurde ein ringförmiges Reibungsglied A mit einer Dicke von 1 mm aus dem zylindrischen Körper geschnitten. Fig. 3a zeigt zum Beispiel einen Querschnitt des ringförmigen Reibungsgliedes A. Wie in Fig. 3a gezeigt, hat das ringförmige Reibungsglied A eine Anordnung der Kohlefasern kontinuierlich aufgewickelt in kreisförmiger Richtung.

(Beispiel 2)

Kohlefasern wurden als Material der Verstärkungsfasern 4a verwendet. Ein Prepreg wurde durch Imprägnieren eines glatten bzw. unbeschichteten Textilgewebes der Kohlefasern (BESFIGHT: TOHO RAYON CO., LTD.) mit dem Polyimidharz hergestellt. Das Prepreg wurde spiralartig aufgerollt, um eine Schichtung zu erreichen und unter Erhitzen und unter-Drucksetzen in dem Autoklaven behandelt. Als ein Ergebnis wurde ein zylindrischer Körper gewonnen. Danach wurde ein ringförmiges Reibungsglied B mit einer Dicke von 1 mm aus dem zylindrischen Körper geschnitten. Fig. 3b ist zum Beispiel eine perspektivische Ansicht, die das ringförmige Reibungsglied B zeigt. Wie in Fig. 3b gezeigt, hat das ringförmige Reibungsglied B einen Satz einer Anordnung der Kohlefasern, die in kreisförmiger Richtung spiralartig aufgewickelt sind, und einen anderen Satz einer Anordnung der Kohlefasern, bei denen die Querschnitte der Kohlefasern an der Oberfläche des Reibungsgliedes auftreten bzw. angeordnet sind.

(Beispiel 3)

Aromatische Polyamidfasern wurden als Material der Verstärkungsfasern 4a verwendet. Ein Filamentgarn der aromatischen Polyamidfasern (Technora: Te&ijlig;in Limited) wurde zylindrisch aufgerollt, um die aromatischen Polyamidfasern in kreisförmiger Richtung zu orientieren, und mit dem Polyimidharz imprägniert. Danach wurde ein zylindrischer Körper ausgebildet, indem die gerollte aromatische Polyamidfaser unter den Bedingungen des Erhitzens und unter-Druck-setzens in dem Autoklaven behandelt wurde. Schließlich wurde ein ringförmiges Reibungsglied C mit einer Dicke von 1 mm aus dem zylindrischen Körper geschnitten. Das ringförmige Reibungsglied C, das zum Beispiel in Fig. 3a gezeigt ist, hat eine Anordnung der aromatischen Polyamidfasern derartig, daß sie in kreisförmiger Richtung spiralartig aufgewickelt sind.

(Beispiel 4)

Aromatische Polyamidfasern wurden als Material der Verstärkungsfasern 4a verwendet. Ein Prepreg wurde durch Imprägnieren eines unbehandelten bzw. glatten Textilgewebes aus aromatischer Polyamidfaser (Kevler: Du Pont Co., Ltd.) mit dem Phenolharz hergestellt. Das Prepreg wurde spiralartig aufgerollt, um eine Aufschichtung zu bewirken, und unter den Bedingungen des Erhitzens und unter-Druck-setzens in dem Autoklaven behandelt. Als ein Ergebnis wurde ein zylindrischer Körper gewonnen. Danach wurde ein ringförmiges Reibungsglied D mit einer Dicke von 1 mm aus dem zylindrischen Körper geschnitten. Das ringförmige Reibungsglied D, das zum Beispiel in Fig. 3b gezeigt ist, hat einen Satz einer Anordnung der aromatischen Polyamidfasern, die in kreisförmiger Richtung angeordnet sind, und einen anderen Satz einer Anordnung der aromatischen Polyamidfasern, bei denen deren Querschnitte an der Oberfläche des Reibungsgliedes auftreten bzw. angeordnet sind.

(Beispiel 5)

Kohlefasern und aromatische Polyamidfasern wurden als Materialien der Verstärkungsfasern 4a verwendet. Ein Prepreg wurde durch Imprägnieren eines unbehandelten Hybridtextilgewebes, das derartig gewebt ist, daß die Kohlefasern als Schuß und die aromatischen Polyamidfasern als Kette verwendet werden (Carbon-Kevler Hybridtextilware: Kanebo Ltd.), mit dem Polyimidharz hergestellt. Das Prepreg wurde spiralartig gerollt, um eine Aufschichtung zu bewirken, und unter den Bedingungen des Erhitzens und unter-Druck-setzens in dem Autoklaven behandelt. Als ein Ergebnis wurde ein zylindrischer Körper gewonnen. Danach wurde ein ringförmiges Reibungsglied E mit einer Dicke von 1 mm aus dem zylindrischen Körper geschnitten. Das ringförmige Reibungsglied E, das z. B. in Fig. 3b gezeigt wird, hat einen Satz einer Anordnung der aromatischen Polyamidfasern, bei dem sie in kreisförmiger Richtung spiralartig aufgewickelt sind, und einen anderen Satz einer Anordnung der Kohlefasern, bei dem die Querschnitte der Kohlefasern an der Oberfläche des Reibungsgliedes auftreten bzw. angeordnet sind.

(Beispiel 6)

Kohlefasern wurden als Material der Verstärkungsfasern 4a verwendet. Ein in eine Richtung verlaufendes Prepreg wurde durch Imprägnieren eines Bündels von kontinuierlichen Garnen aus Kohlefasern (BESFIGHT: TOHO RAYON Co., Ltd.) mit dem Bismalein-Imid-Triazinharz (BT 2160: Mitsubishi Gas Chemical Company Inc.) hergestellt. Das Prepreg wurde spiralartig aufgerollt, um eine Aufschichtung der spiralartig gewickelten Kohlefasern in kreisförmiger Richtung zu bewirken, und unter Erhitzen und unter-Druck-setzen in dem Autoklaven behandelt. Als ein Ergebnis wurde ein zylindrischer Körper mit 65 Gew% Faseranteil gewonnen. Danach wurde ein ringförmiges Reibungsglied H mit einer Dicke von 0,5 mm aus dem zylindrischen Körper geschnitten. Das ringförmige Reibungsglied H, das zum Beispiel in Fig. 3a gezeigt ist, hat eine Anordnung der Kohlefasern, so daß sie kontinuierlich in kreisförmiger Richtung aufgewickelt sind.

(Beispiel 7)

Aromatische Polyamidfasern wurden als Material der Verstärkungsfasern 4a verwendet. Ein in eine Richtung verlaufendes Prepreg wurde durch Imprägnieren eines Bündels von kontinuierlichen Garnen aus den aromatischen Polyamidfasern (Kevler: Du Pont Co., Ltd.) mit dem Bismalein-Triazinharz (BT 2160: Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc.) hergestellt. Das Prepreg wurde spiralartig aufgerollt, um eine Aufschichtung der spiralartigen aromatischen Polyamidfasern in kreisförmiger Richtung zu erreichen und unter Erhitzen und unter-Druck-setzen in dem Autoklaven behandelt. Als ein Ergebnis wurde ein zylindrischer Körper mit 65 Gew% Faseranteil gewonnen. Danach wurde ein ringförmiges Reibungsglied I mit einer Dicke von 0,5 mm aus dem zylindrischen Körper geschnitten. Das ringförmige Reibungsglied I, das zum Beispiel in Fig. 3a gezeigt wird, hat eine Anordnung der aromatischen Polyamidfasern, so daß sie kontinuierlich in kreisförmiger Richtung spiralartig aufgewickelt sind.

(Erstes Vergleichsbeispiel)

Kohlefasern wurden als Material der Verstärkungsfasern 4a verwendet. Ein in eine Richtung verlaufendes Prepreg wurde durch Imprägnieren eines Bündels von kontinuierlichen Garnen der Kohlefasern, die in eine Richtung gezogen wurden (BESFIGHT: TOHO RAYON CO., Ltd.) mit dem Bismalein-Triazinharz (BT 2160: Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc.) hergestellt. Die Prepregs wurden geschichtet und unter den Bedingungen des Erhitzens und unter-Druck-setzens in dem Autoklaven behandelt. Als ein Ergebnis wurde ein zylindrischer Körper mit 65 Gew% Faseranteil gewonnen. Danach wurde ein ringförmiges Reibungsglied J mit einer Dicke von 0,5 mm aus dem zylindrischen Körper geschnitten. Das ringförmige Reibungsglied J, das zum Beispiel in Fig. 7 gezeigt ist, hat eine Anordnung der Kohlefasern in einer Richtung, die zu der Bewegungsrichtung des angetriebenen Gliedes in keiner Beziehung steht.
Wenn ein Ultraschallmotor unter Verwendung des ringförmigen Reibungsgliedes J als ein Reibungselement verwendet wird, tritt eine Reibung zwischen dem vibrierenden Stator 2 und den Verstärkungsfasern 4a bei Winkeln auf, die immer von der Axialrichtung der Fasern 4a verschieden sind, da die Verstärkungsfasern 4a in dem Reibungsglied nur in einer Richtung angeordnet sind.

(Zweites Vergleichsbeispiel)

Aromatische Polyamidfasern wurden als Material der Verstärkungsfasern 4a verwendet. Ein in eine Richtung verlaufendes Prepreg wurde durch Imprägnieren eines Bündels von kontinuierlichen Garnen aus aromatischen Polyamidfasern, die in einer Richtung gezogen sind (Kevler: Du Pont Co., Ltd.), mit dem Bismalein-Triazinharz (BT 2160: Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc.) hergestellt. Die Prepregs wurden geschichtet und unter den Bedingungen des Erhitzens und unter-Druck-setzens in dem Autoklaven behandelt. Als ein Ergebnis wurde ein zylindrischer Körper mit 65 Gew% Faseranteil gewonnen. Danach wurde ein ringförmiges Reibungsglied K mit einer Dicke von 0,5 mm aus- dem zylindrischen Körper geschnitten. Das ringförmige Reibungsglied K, das zum Beispiel in Fig. 7 gezeigt ist, hat eine Anordnung der aromatischen Polyamidfasern in einer Richtung, die zu der Bewegungsrichtung des angetriebenen Gliedes in keiner Beziehung steht.
Zuerst wurden die aus den oben genannten Beispielen 1 bis 5 gewonnenen ringförmigen Reibungsglieder A bis E auf aus rostfreiem Stahl hergestellten Scheiben befestigt. Änderungen der Reibungskoeffizienz jedes Reibungsgliedes A bis E in kreisförmiger Richtung auf der Reibungsoberfläche wurden mit fortschreitender Zeit gemessen. Die Messung des Reibungskoeffizienten wurde durch Drehen der Scheibe unter der Bedingung durchgeführt, daß sie mit einer aus rostfreiem Stahl hergestellten Kugel mit einem vorbestimmten Druck auf die Scheibe in Berührung gebracht wurde, auf der das oben genannte Reibungsglied befestigt war. Wenn die Scheibe gedreht wurde, trat ein Reibungswiderstand zwischen der Scheibe und der Kugel auf. Der Wert des Reibungskoeffizienten wurde aus einer Messung des Reibungswiderstandes durch eine Reibungswiderstandstesteinrichtung gewonnen. Änderungen der Reibungskoeffizienten der Reibungsglieder mit fortschreitender Zeit sind in der Tabelle 1 gezeigt.
Zum Vergleich der Reibungskoeffizienten der Reibungsglieder gemäß der vorliegenden Erfindung sind Änderungen der Reibungskoeffizienten anderer Reibungsglieder F und G, bei denen die Fasern zufällig orientiert sind, auch in der Tabelle 1 gezeigt. Das Reibungsglied F (Dicke 1 mm) wurde durch Komprimieren des gekneteten Materials aus Kohlefasern, die in 4 mm unterteilt bzw. geschnitten waren (40 Gew%), und Phenolharz (60 Gew%) gewonnen. Das Reibungsglied G wurde durch Komprimieren bzw. Verdichten des gekneteten Materials aus aromatischen Polyamidfasern, die in 2 mm unterteilt bzw. geschnitten waren, und Polyimidharz gewonnen. TABELLE 1 Experimentnummer Art der Reibungsglieder Reibungskoeffizient Anfangswert nach 10 Min.
Wie in der Tabelle 1 gezeigt, wurden die Änderungen der Reibungskoeffizienten der Reibungsglieder A bis E sehr klein, wenn die Reibung zwischen der aus rostfreiem Stahl hergestellten Kugel und den Reibungsgliedern in den Experimenten 1 bis 5 auftrat, da die Reibung in der gleichen Richtung wie die Orientierung der Fasern wirkte. Auf der anderen Seite wurden die Reibungskoeffizienten der Reibungsglieder F und G jeweils in den Experimenten 6 und 7 im Verlaufe der Zeit sehr stark geändert, da die Fasern nicht in irgendeiner bevorzugten Richtung orientiert waren.
Als nächstes sind scheibenförmige Ultraschallmotoren, z. B. wie in Fig. 4 gezeigt, unter Verwendung eines der Reibungsglieder A, B, C, D und E, die aus den oben genannten Beispielen 1 bis 5 gewonnen wurden, aufgebaut. In Fig. 4 bezeichnet Bezugszeichen 5 ein piezoelektrisches Element. Ein vibrierender -Stator 6, der aus rostfreiem Stahl hergestellt ist, ist an einer Oberfläche des piezoelektrischen Elements 5 unter Verwendung-eines Haft- bzw. Klebemittels befestigt. Bezugszeichen 7 bezeichnet ein aus einem rostfreien Stahl hergestelltes angetriebenes Glied, und ein Reibungsglied 8 entsprechend einem der Reibungsglieder A bis E ist auf dem angetriebenen Glied 7 befestigt. Der Druck einer Feder (in den Figuren nicht gezeigt), der an das angetriebene Glied und den vibrierenden Stator 7 angelegt werden soll, wird derartig eingestellt, d-aß er ein anfängliches Bremsdrehmoment von 4,9 · 10&supmin;² Nm (500 gf·cm) bewirkt.
Bezüglich der Ultraschallmotoren unter Verwendung der Reibungsglieder A bis G sind die Werte des Bremsdrehmoments nach Abschalten der elektrischen Stromversorgung, die Wiederstarteigenschaften bei Wiederholen des An- und Abschaltens, die Resonanzfrequenz, die Verschleißmengen des vibrierenden Stators und des Reibungsgliedes nach Betrieb über eine vorbestimmte Zeitdauer gemessen und in Tabelle 2 gezeigt. TABELLE 2 Experimentennummer Art der Reibungsglieder Bremsdrehmoment Anfangswert nach 30 Min. nach 1 Stunde nach 2 Stunden Wiederstarteigenschaft Resonanzfrequenz Abnutzung des viebrierenden Stators Abnutzung des Reibungsgliedes gut nicht gut nicht beobachtet unter 1 um groß
Wie aus Tabelle 2 ersichtlich ist, wurden die Ultraschallmotoren, die jeweils eins der Reibungsglieder A und C verwenden, welche Anordnungen der Fasern enthalten, die kontinuierlich in die gleiche Richtung wie die Drehrichtung des angetriebenen Gliedes spiralartig aufgewickelt sind, experimentell ausprobiert und in den Spalten der Experimentnummern 8 und 10 gezeigt. Bei beiden Motoren war die Änderung des Bremsdrehmomentes im Verlaufe der Zeit klein. Und auch die Änderung der Resonanzfrequenzen des Motors im Verlaufe der Zeit war klein und die Neustarteigenschaft zeigte keine Nachteile. Weiterhin war die Abnutzung des Reibungsgliedes gering und es wurden kaum Defekte oder wisse auf dem vibrierenden Stator, der den anderen Teil des Reibungsgliedes bildete, gefunden.
Die Ultraschallmotoren, die jeweils eins der Reibungsglieder B, D und E verwendeten, welche einen Satz einer Anordnung der Fasern, die kontinuierlich in im wesentlichen der gleichen Richtung wie die Drehrichtung des angetriebenen Gliedes spiralartig aufgewickelt waren, und einen anderen Satz einer Anordnung der Fasern, bei denen die Querschnitte an der Reibungsoberfläche des Reibungsgliedes auftraten bzw. angeordnet waren, enthielten, wurden experimentell getestet und sind in den Spalten der Experimentnummern 9, 11 und 12 gezeigt. Bei den Motoren wurden Defekte bzw. Risse ein wenig an den Oberflächen des jeweiligen vibrierenden Stators gefunden. Jedoch waren die Abnutzungen der Reibungsglieder gering, und die Änderungen der Bremsdrehkraft mit fortschreitender Zeit waren auch klein. Weiterhin waren die Änderungen der Resonanzfrequenzen gering, und sie zeigten einen Nachteil bei den Wiederstarteigenschaften.
Auf der anderen Seite wurden die Ultraschallmotoren, die jeweils eins der Reibungsglieder F und G verwenden, welche die Fasern, die zufällig angeordnet sind, enthalten, experimentell getestet und in den Spalten der Experimentnummern 13 und 14 gezeigt. Bei diesen Fällen änderten sich die Bremsdrehmomente beider Motoren in großem Umfang, und auch die Resonanzfrequenzen änderten sich. Als ein Ergebnis konnte der Motor manchmal nicht mehr neu starten. Weiterhin wurden Defekte bzw. Risse auf den vibrierenden Statoren in einem schlechten Zustand bemerkt, und die Abnutzung der Reibungsglieder war auch stark.
Weitere scheibenartige Ultraschallmotoren, wie z. B. in Fig. 4 gezeigt, die jeweils eins der Reibungsglieder H und I verwenden, die durch die oben genannten Beispiele 6 und 7 hergestellt worden sind, wurden aufgebaut. In der Zeichnung wurde das Reibungsglied 8, das eins der Reibungsglieder H oder I ist, auf dem aus dem rostfreien Stahl hergestellten angetriebenen Glied 7 befestigt.
Bei den Ultraschallmotoren, die jeweils eins der Reibungsglieder H, I, J und K verwenden, wurden das Startdrehmoment, wenn der Motor angetrieben wird, die Drehzahl ohne Last, das Auftreten von akustischen Geräuschen und die Abnutzungstiefe des Reibungsglieds und des vibrierenden Stators nach zehnmillionfachem Betrieb bei einer Geschwindigkeit von 250 Umdrehungen pro Minute mit einer Belastung von 2,94 · 10&supmin;² Nm (300 gf·cm) in einer zu der Drehrichtung entgegengesetzten d die Resultate sind in Tabelle 3 gezeigt. TABELLE 3 Experimentnummer Art der Reibungsglieder Startdrehmoment 10&supmin;² Nm (gf·cm) Drehzahl ohne Belastung Akustisches Geräusch Abnutzungstiefe der Reibungsglieder (um) Abnutzungstiefe des vibrierenden Stators (um) ruhig laut unter 1 um
Wie aus Tabelle 3 ersichtlich ist, wurden die Ultraschallmotoren, die jeweils eines der Reibungsglieder H und I verwenden, welche wiederum eine Anordnung der Fasern enthalten, so daß diese kontinuierlich in der gleichen Richtung wie die Drehrichtung des angetriebenen Gliedes spiralförmig aufgewickelt sind, experimentell getestet und in den Spalten der Experimentnummern 15 und 16 gezeigt. Bei beiden Motoren wurde kein akustisches Geräusch bemerkt, und es konnte eine hohe Leistung ausgegeben werden. Nachdem 10 Millionen Umdrehungen durchgeführt worden waren, zeigten die Motoren eine stabile Eigenschaft, da die Menge der Abnutzung der Reibungsglieder und des vibrierenden Stators sehr klein war, und die Verringerung der Drehgeschwindigkeit bei kontinuierlichem Betrieb nicht festgestellt werden konnte.
Auf der anderen Seite wurden die Ultraschallmotoren, die jeweils eines der Reibungsglieder J und K verwenden, welche wiederum die Fasern enthalten, die in einer mit der Bewegungsrichtung des angetriebenen Gliedes in keiner Beziehung stehenden Richtung angeordnet sind, experimentell getestet und sind in den Spalten der Experimentnummern 17 und 18 gezeigt. Bei beiden Motoren wurde ein Auftreten eines akustischen Geräusches bemerkt. Auch wurde die Änderung der Drehgeschwindigkeit während kontinuierlichem Betrieb festgestellt. Dabei wurde die Drehgeschwindigkeit des Motors, der das Reibungsglied J verwendet, auf 180 Umdrehungen pro Minute verringert und diejenige des Motors, der das Reibungsglied K verwendet, auf 150 Umdrehungen pro Minute nach 10 Millionen -Umdrehungen verringert. Weiterhin waren die Abnutzung bzw. der Verschleiß der Reibungsglieder und des vibrierenden Stators nach 10 Millionen Umdrehungen bemerkenswert.
Wie oben erwähnt, wird der Ultraschallmotor gemäß der vorliegenden Erfindung derartig verwendet, daß das Reibungsglied eine Anordnung der Fasern derartig hat, daß sie zumindest im wesentlichen in der gleichen Richtung wie die Bewegungsrichtung des angetriebenen Gliedes ausgerichtet und zwischen dem angetriebenen Glied und dem vibrierenden Stator, der durch einen piezoelektrischen Effekt des piezoelektrischen Elementes wandernde Wellen erzeugt, angeordnet sind. Insbesondere sind die Verstärkungsfasern in den Reibungsgliedern gleichmäßig gegen die Bewegungsrichtung des angetriebenen Gliedes angeordnet. Dementsprechend tritt, auch wenn die Abnutzung des Reibungsgliedes fortschreitet, eine Unregelmäßigkeit der Fasern an der Oberfläche des Reibungsgliedes kaum auf, und der gleichmäßige Reibungskontakt kann beibehalten werden. - Gleichzeitig beschädigen die Fasern kaum die Oberfläche des vibrierenden Stators.
Weiterhin ist bei dem Aufbau des Reibungsgliedes wie oben erwähnt die Abnutzung des Reibungsgliedes und des vibrierenden Stators deutlich gering, und die Änderung des Bremsdrehmomentes mit fortschreitender Zeit auch verringert. Darüberhinaus ist die Änderung der Resonanzfrequenz des vibrierenden Stators mit fortschreitender Zeit auch verringert, und das stabile Starten des Motors wird beibehalten. Als ein Ergebnis ist die Zuverlässigkeit des Ultraschallmotors über eine lange Zeitdauer verbessert.
B) Eine andere Gruppe von bevorzugten Beispielen unter Verwendung eines Reibungsgliedes, in dem Verstärkungsfasern senkrecht (vertikal) zu der Bewegungsrichtung des angetriebenen Gliedes angeordnet sind:

(Beispiel 8)

Kohlefasern wurden als Material der Verstärkungsfasern 4a verwendet. Ein Prepreg wurde durch Imprägnieren eines in eine Richtung verlaufenden Bandes der Kohlefaser (Carbolonband: Nippon Carbon Co., Ltd.) mit dem Phenolharz (Milex: Mitsui Toatsu Chemicals, Inc.) hergestellt. Das Prepreg wurde spiralförmig derartig aufgerollt, daß die Kohlefasern in einer Richtung parallel zu der Axialrichtung des gerollten Prepregs angeordnet sind. Ein zylindrischer Körper mit 70 Gew% Faseranteil wurde durch Behandeln des aufgerollten Prepregs unter den Bedingungen des Erhitzens und unter-Druck-setzens in dem Autoklaven gewonnen. Danach wurde ein ringförmiges Reibungsglied L mit einer Dicke von 0,5 mm aus dem zylindrischen Körper geschnitten. Das ringförmige Reibungsglied L, das zum Beispiel in Fig. 5a gezeigt ist, hat eine Anordnung der Kohlefasern, bei der Querschnitte von diesen an der Oberfläche des Reibungsgliedes auftreten bzw. angeordnet sind.

(Beispiel 9)

Aromatische Polyamidfasern wurden als Material der Verstärkungsfasern 4a verwendet. Ein Prepreg wurde durch Imprägnieren eines Bündels von kontinuierlichen Garnen von in eine Richtung gezogenen aromatischen Polyamidfasern (Kevler: Du Pont Co., Ltd.) mit dem Phenolharz (Milex: Mitsui Toatsu Chemicals, Inc.) hergestellt. Das Prepreg wurde spiralförmig derartig aufgerollt, daß die aromatischen Polyamidfasern in axialer Richtung des aufgerollten Prepregs angeordnet waren. Ein zylindrischer Körper mit 70 Gew% Faseranteil wurde durch Behandeln des gerollten Prepregs unter den Bedingungen des Erhitzens und unter-Druck-setzens in dem Autoklaven gewonnen. Danach wurde ein ringförmiges Reibungsglied M mit einer Dicke von 0,5 mm aus dem zylindrischen Körper geschnitten. Das ringförmige Reibungsglied M, das zum Beispiel in Fig. 5a gezeigt ist, hat eine Anordnung der aromatischen Polyamidfasern, bei denen deren Querschnitte an der Oberfläche des Reibungsgliedes auftreten bzw. angeordnet sind.

(Beispiel 10)

Kohlefasern wurden als Material der Verstärkungsfasern 4a verwendet. Ein kontinuierliches Garn der Kohlefasern (BESFIGHT: TOHO RAYO Co., LTD.) wurde mit dem Polyimidharz (Kerimid: Rhone-Poulenc Co., Ltd.) imprägniert. Nach radialem Anordnen des Garns in einer Gußformanordnung wurde ein zylindrischer Körper mit 70 Gew% Faseranteil durch Formgebung unter den Bedingungen des Erhitzens und unter-Druck-setzens gewonnen. Als nächstes wurde ein ringförmiges Reibungsglied N mit einer Dicke von 0,5 mm aus dem zylindrischen Körper geschnitten. Das ringförmige Reibungsglied N, das zum Beispiel in Fig. Sb gezeigt ist, hat eine radial vorgesehene Anordnung des Kohlenstoffs.
Andere scheibenförmige Ultraschallmotoren, die zum Beispiel in Fig. 4 gezeigt sind, und jeweils eins der Reibungsglieder L, M und N, die aus den oben genannten Beispielen 8, 9 und 10 hergestellt sind, wurden angeordnet. In der Zeichnung wurde das Reibungsglied 8, das eins der Reibungsglieder L, M und N war, auf dem angetriebenen Glied 7, das aus rostfreiem Stahl hergestellt ist, befestigt. Bei den Ultraschallmotoren, die jeweils eins der Reibungsglieder L, M und N verwenden, sind das Startdrehmoment, wenn der Motor angetrieben wird, die Drehzahl ohne Belastung, das Auftreten von akustischem Geräusch und die Abnutzungsmengen des Reibungsglieds und des vibrierenden Stators nach 10 Millionen Betätigungen bei einer Geschwindigkeit von 250 Umdrehungen pro Minute mit einer Belastung von
2,94 · 10&supmin;² Nm (300 gf·cm) in der der Drehrichtung entgegengesetzten Richtung in Tabelle 4 gezeigt. TABELLE 4 Experimentnummer Art der Reibungsglieder Anfangsdrehmoment 10&supmin;² Nm (gf·cm) Drehzahl ohne Belastung Akustisches Geräusch Abnutzungstiefe des Reibungsgliedes (um) Abnutzungstiefe des vibrierenden Stators (um) ruhig unter 1 um
Wie aus Tabelle 4 ersichtlich ist, wurden die Ultraschallmotoren, die jeweils eins der Reibungsglieder L, M und N verwenden, welche eine Anordnung der Fasern enthalten, die kontinuierlich in einer Richtung vertikal zu der Drehrichtung des angetriebenen Gliedes ausgerichtet sind, experimentell getestet und in den Spalten der Experimentnummer 19, 20 und 21 gezeigt. Bei allen Motoren wurde das akustische Geräusch nicht festgestellt, und es konnte eine hohe Leistung ausgegeben werden. Nach 10 Millionen Umdrehungen zeigten die Motoren stabile Eigenschaften, da die Abnutzungsmengen der Reibungsglieder und des vibrierenden Stators sehr klein waren, und eine Verringerung der Drehzahl konnte während des kontinuierlichen Betriebs nicht festgestellt werden.

(Vergleichsbeispiel)

Als Vergleichsbeispiel zu den oben genannten Reibungsgliedern gemäß der vorliegenden Erfindung wurde ein scheibenförmiger Ultraschallmotor ähnlich den oben genannten Beispielen, wie zum Beispiel in Fig. 4 gezeigt, verwendet. Der Ultraschallmotor verwendet ein Reibungsglied (mit einer Dicke von 1 mm), das durch Formung einer Zusammensetzung aus Asbestfasern und dem Phenolharz unter den Bedingungen des Erhitzens und unter-Druck-setzens hergestellt wurde. Das oben genannte Material wurde wegen seines großen Reibungskoeffizienten konventionellerweise als Belagsmaterial einer Kupplung verwendet.
Wenn der scheibenartige Ultraschallmotor angetrieben wurde, konnte ein Anfangsdrehmoment von 7,85 · 10&supmin;² Nm (800 gf·cm) und eine Drehzahl ohne Belastung von 800 Umdrehungen pro Minute erreicht werden. Es wurde jedoch ein Auftreten des akustischen Geräuschs während des Betriebs festgestellt.
Und auch wurde der Ultraschallmotor zuerst mit einer Drehgeschwindigkeit von 250 Umdrehungen pro Minute bei einer Belastung von 2,94 · 10&supmin;² Nm (300 gf·cm) betrieben, und die Drehgeschwindigkeit verringerte sich graduierlich mit fortschreitender Zeit. Ein solcher Ultraschallmotor konnte nicht für die praktische Verwendung genommen werden.
Wenn weiterhin die Abnutzungstiefe des Reibungsgliedes nach 1 Million Umdrehungen gemessen wurde, war das Reibungsglied um 85 um abgenutzt. Die Werte des Anfangsdrehmoments und der Drehzahl ohne Belastung wurden von den Anfangswerten aus jeweils verringert. Und wenn die Abnutzungstiefe des aus rostfreiem Stahl hergestellten vibrierenden Stators, der das andere Teil des Reibungsgliedes war, gemessen wurde, wurde eine Irregularität und teilweise Beschädigungen der Oberfläche des vibrierenden Stators festgestellt, und die Oberfläche wurde um etwa 8 um im Durchschnitt abgetragen.
Wie oben erwähnt, verwendet der Ultraschallmotor gemäß der vorliegenden Erfindung das Reibungsglied mit einer Anordnung der Fasern, die zumindest in einer Richtung senkrecht (vertikal) zu der Bewegungsrichtung des angetriebenen Gliedes angeordnet sind und zwischen dem angetriebenen Glied und dem vibrierenden Stator, der durch die Vibration des piezoelektrischen Elementes wandernde Wellen erzeugt, angeordnet sind. Dabei sind die Verstärkungsfasern in den Reibungsgliedern gleichmäßig gegen die Bewegungsrichtung des angetriebenen Gliedes angeordnet. Dementsprechend tritt, auch wenn die Abnutzung des Reibungsgliedes fortschreitet, eine Irregularität der Fasern auf der Oberfläche des Reibungsgliedes kaum auf, und der gleichmäßige Reibungskontakt kann beibehalten werden. Gleichzeitig beschädigt die Faser kaum die Oberfläche des vibrierenden Stators.
Weiterhin wurde die Abnutzung des Reibungsgliedes im wesentlichen sehr klein, auch wenn der Ultraschallmotor eine lange Zeitdauer betrieben wurde. Und die Eigenschaften des Ultraschallmotors wurden kaum verschlechtert, auch wenn der Ultraschallmotor eine lange Zeitdauer betrieben wurde. Als ein Ergebnis konnte ein zuverlässiger und ruhiger Ultraschallmotor gewonnen werden.
C) Ein weiteres bevorzugtes Beispiel, das ein Reibungsglied verwendet, bei dem die Verstärkungsfasern in einer Richtung angeordnet sind, die einen Winkel gegen die Bewegungsrichtung des angetriebenen Gliedes aufweist:

(Beispiel 11)

Aromatische Polyamidfasern wurden als Material der Verstärkungsfasern 4a verwendet. Ein Prepreg wurde durch Imprägnieren eines glatten bzw. unbehandelten Textilgewebes aus aromatischen Polyamidfasern (Kevler: Du Pont Co., Ltd.) mit Kautschuk denaturiertem Phenolharz (Milex: Mitsui Toatsu Chemicals, Inc.) hergestellt. Das Prepreg wurde in mehrere Bänder geschnitten, bei denen die Fasern in einer Richtung angeordnet waren, die 45º gegen die Schnittfläche einnahmen. Danach wurden die Bänder spiralförmig aufgerollt und unter den Bedingungen des Erhitzens und unter-Druck-setzens in dem Autoklaven behandelt. Als ein Ergebnis wurde ein zylindrischer Körper mit 60 Gew% Faseranteil gewonnen. Als nächstes wurde ein ringförmiges Reibungsglied mit einer Dicke von 1,0 mm aus dem zylindrischen Körper geschnitten. Das ringförmige Reibungsglied, wie in Fig. 6 gezeigt, hat eine Anordnung der aromatischen Polyamidfasern, die 45º gegen die Reibfläche einnehmen.
Ein weiterer scheibenartiger Ultraschallmotor, wie er zum Beispiel in Fig. 4 gezeigt ist, und ein solches Reibungsglied verwendet, wurde benutzt.
Wenn der scheibenartige Ultraschallmotor betrieben wurde, konnte ein Auftreten des akustischen Geräusches nicht gesehen werden, und ein großes Anfangsdrehmoment von 8,83 · 10&supmin;² Nm (900 gf·cm) und eine Drehzahl von 800 Umdrehungen pro Minute ohne Belastung konnten erreicht werden.
Und wenn der Ultraschallmotor auch bei einer Drehgeschwindigkeit von 250 Umdrehungen pro Minute mit einer Belastung von 2,94 · 10&supmin;² Nm (300 gf·cm) in einer der Drehrichtung entgegengesetzten Richtung betrieben wurde, wurde die Drehgeschwindigkeit des Motors im Verlauf der Zeit nicht verringert, und der Motor zeigte eine stabile Eigenschaft nach 10 Millionen Umdrehungen.
Wenn weiterhin die Abnutzungstiefe des Reibungsgliedes nach 10 Millionen Umdrehungen gemessen wurde, war die Abnutzungsmenge des Reibungsgliedes mit einer Tiefe von 21 um sehr gering. Die Werte des Anfangsdrehmoments und der Drehzahl ohne Belastung änderten sich von den Anfangswerten bis nach 10 Millionen Umdrehungen kaum. Und der Wert der Abnutzungstiefe war auch unter 1 um, wenn die Abnutzungstiefe des aus rostfreiem Stahl hergestellten vibrierenden Stators, der das andere Teil des Reibungsgliedes war, gemessen wurde. Das heißt, der vibrierende Stator war kaum abgenutzt. Wie oben erwähnt, verbindet der Ultraschallmotor gemäß der vorliegenden Erfindung das Reibungsglied mit einer Anordnung der Fasern derartig, daß sie wenigstens in einer Richtung angeordnet sind, - die einen Winkel von 45º gegen die Bewegungsrichtung des angetriebenen Gliedes aufweisen und zwischen dem angetriebenen Glied und dem vibrierenden Stator angeordnet sind, der durch Vibration des piezoelektrischen Elementes wandernde Wellen erzeugt. Das heißt, die Verstärkungsfasern in den Reibungsgliedern sind gleichmäßig gegen die Bewegungsrichtung des angetriebenen Gliedes angeordnet. Dementsprechend trat, auch wenn die Abnutzung des Reibungsgliedes fortschritt, kaum eine Irregularität der Fasern an der Oberfläche des Reibungsgliedes auf, und-es konnte der gleichmäßige Reibungskontakt beibehalten werden. Gleichzeitig beschädigten die Fasern kaum die Oberfläche des vibrierenden Stators.
Weiterhin war die Abnutzung des Reibungsgliedes im wesentlichen sehr klein, auch wenn der Ultraschallmotor eine lange Zeitdauer betrieben wurde. Und die Eigenschaften des Ultraschallmotors wurden kaum verschlechtert, auch wenn der Ultraschallmotor eine lange Zeitdauer betrieben wurde. Als ein Ergebnis konnte ein zuverlässiger und ruhiger Ultraschallmotor gewonnen werden.

Claims

1. Ein Ultraschallmotor mit einem angetriebene Glied (3,7) und einem vibrierenden Stator (2,6), der durch ein piezoelektrisches Element (1,5) wandernde Wellen erzeugt, wobei das angetriebene Glied und der vibrierende Stator in Kontakt gebracht werden, indem sie einen Druck empfangen,

wobei das angetriebene Glied durch die wandernden Wellen über Reibungskräfte, die zwischen dem angetriebenen Glied und dem vibrierenden Stator erzeugt werden, angetrieben wird, und wobei ein Reibungsglied (4,8) zwischen dem vibrierenden Stator und dem angetriebenen Glied vorgesehen ist, das verstärkende Fasern (4a) enthält, dadurch gekennzeichnet, daß

die verstärkenden Fasern (4a) bezüglich der Bewegungsrichtung des angetriebenen Gliedes in einer vorbestimmten Richtung angeordnet sind, und

die Anordnung der verstärkenden Fasern (4a) kontinuierlich in im wesentlichen der gleichen Richtung wie die Bewegungsrichtung des angetriebenen Gliedes (3) ausgerichtet ist.

2. Ein Ultraschallmotor mit einem angetriebenen Glied (3,7) und einem vibrierenden Stator (2,6), der durch ein piezoelektrisches Element (1,5) wandernde Wellen erzeugt, wobei das angetriebene Glied und der vibrierende Stator in Kontakt gebracht werden, indem sie einen Druck empfangen, wobei das angetriebene Glied durch die wandernden Wellen über Reibungskräfte angetrieben wird, die zwischen dem angetriebenen Glied und dem vibrierenden Stator erzeugt werden, und

ein Reibungsglied (4,8) zwischen dem vibrierenden Stator und dem angetriebenen Glied vorgesehen ist, das verstärkende Fasern (4a) enthält, dadurch gekennzeichnet, daß

die Anordnung der verstärkenden Fasern (4a) im wesentlichen senkrecht (vertikal) zu der Bewegungsrichtung des angetriebenen Gliedes (3) ausgerichtet ist.

3. Ein Ultraschallmotor mit einem angetriebenen Glied (3,7) und einem vibrierenden Stator (2,6), der durch ein piezoelektrisches Element (1,5) wandernde Wellen erzeugt, wobei das angetriebene Glied und der vibrierende Stator in Kontakt gebracht werden, indem sie einen Druck empfangen, das angetriebene Glied durch die wandernden Wellen über Reibungskräfte angetrieben wird, die zwischen dem angetriebenen Glied und dem vibrierenden Stator erzeugt werden, und

die Anordnung der verstärkenden Fasern (4a) in einer Richtung ausgerichtet ist, die einen vorbestimmten Winkel gegen die Bewegungsrichtung des angetriebenen Gliedes (3) annimmt.

4. Ein Ultraschallmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Reibungsglied einen Stoff bzw. ein Stoffmaterial aus den verstärkenden Fasern enthält, wobei das Stoffmaterial gerollt bzw. aufgerollt ist.

5. Ein Ultraschallmotor nach Anspruch 4, wobei das Stoffmaterial der verstärkenden Fasern (4a) ein gemischter Stoff ist, der aus zwei oder mehr Arten von Fasern gewebt ist.