駆動装置
【課題】 コスト／サイズアップを伴うことなく、動力損失を抑制して安定した駆動性能を実現できる駆動装置を提供する。
【解決手段】 所定方向に移動可能な被駆動部材３と、所定方向に対して垂直方向の押し付け力により被駆動部材３と摩擦係合する駆動部材２と、この駆動部材２を所定方向に往復運動させるための駆動力を駆動部材２に入力する圧電素子１と、を有する駆動装置において、駆動部材２は、往復運動の一方向（駆動方向）では、駆動力の一部を押し付け力に変換し、他方向（反駆動方向）では、駆動方向よりも小さな変換比率で押し付け力に変換する。
【解決手段】 所定方向に移動可能な被駆動部材３と、所定方向に対して垂直方向の押し付け力により被駆動部材３と摩擦係合する駆動部材２と、この駆動部材２を所定方向に往復運動させるための駆動力を駆動部材２に入力する圧電素子１と、を有する駆動装置において、駆動部材２は、往復運動の一方向（駆動方向）では、駆動力の一部を押し付け力に変換し、他方向（反駆動方向）では、駆動方向よりも小さな変換比率で押し付け力に変換する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動源の往復運動を利用して被駆動部材を一方向へ移動させる駆動装置の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来の駆動装置では、ロッド（駆動部材）と移動子（被駆動部材）をバネによって一定の押し付け力で摩擦係合させ、圧電素子（駆動源）の伸縮速度を制御している。駆動方向ではロッドを小さい速度で動かすことですべりなく移動子を移動させるのに対し、反駆動方向ではロッドを大きな速度で動かし、移動子に生じる慣性力によってすべりを生じさせることにより、移動子を一方向に駆動する（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ところが、この従来技術では、押し付け力が往復運動の方向によらず一定であるため、ロッドが反駆動方向に運動するときは、摩擦による大きな動力損失を生じる。この対策のために押し付け力を小さくした場合、押し付け力不足によりロッドと移動子との間にすべりが生じるという問題があった。
【０００４】
そこで、バネに代えて第２の圧電素子を用い、ロッドの駆動方向に応じて押し付け力を制御するものが知られている。ロッドが駆動方向に動く場合は押し付け力を与え、反駆動方向に動く場合は押し付け力を与えないよう制御することで、動力損失を低減することができる（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１１−４１９５３号公報
【特許文献２】特開２００５−５７９０７号公報
【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、従来の駆動装置にあっては、２つの駆動源（圧電素子）とこれらを駆動する電気回路がそれぞれ必要であるため、コスト／サイズアップを伴う。さらに、２つの圧電素子に電力を供給しなければならず、消費電力増を招くという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、コスト／サイズアップを伴うことなく、動力損失を抑制して安定した駆動性能を実現できる駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の駆動装置では、
所定方向に移動可能な被駆動部材と、前記所定方向に対して垂直方向の押し付け力により前記被駆動部材と摩擦係合する駆動部材と、この駆動部材を前記所定方向に往復運動させるための駆動力を駆動部材に入力する駆動源と、を有する駆動装置において、
前記駆動部材は、前記往復運動の一方向（駆動方向）では、前記駆動力の一部を所定の変換比率で前記押し付け力に変換し、他方向（反駆動方向）では、前記駆動方向よりも小さな変換比率で押し付け力に変換することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
よって、本発明の駆動装置にあっては、往復運動の一方向（駆動方向）では、駆動力の一部が所定の変換比率で押し付け力に変換され、他方向（反駆動方向）では、駆動方向よりも小さな変換比率で駆動力の一部が押し付け力に変換される。すなわち、駆動部材において、駆動力の一部を押し付け力に変換しつつ、駆動方向と反駆動方向とで変換比率を変えることで、１つの駆動源のみを用いて押し付け力を最適に制御しようとするものである。
この結果、コスト／サイズアップを伴うことなく、動力損失を抑制して安定した駆動性能を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の駆動装置を実施するための最良の形態を、図面に基づく実施例１〜実施例７に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１０】
まず、構成を説明する。
図１は、実施例１の駆動装置を示す側面図である。実施例１の駆動装置は、圧電素子１と、駆動部材２と、被駆動部材３と、駆動回路４と、を備えている。
【００１１】
圧電素子１は、その伸縮方向（図１左右方向）の一面が固定部材５に固定され、他面には駆動部材２が取り付けられている。この圧電素子１には、駆動回路４を経由して図外の電源から電力が供給される。
【００１２】
駆動部材２は、圧電素子１の伸縮運動と平行な面で被駆動部材３と摩擦接触する。駆動部材２は、圧電素子１に取り付けられた第１部材６と、被駆動部材３に接触する第２部材７とから構成されている。
【００１３】
第１部材６および第２部材７は、第２部材７と被駆動部材３の接触面に対して角度α（0<α<90°）を有し、互いに対向する第１カム面６ａ，７ａと、第２部材７と被駆動部材３の接触面に対して角度90°を有し、互いに対向する第２カム面（駆動力伝達面）６ｂ，７ｂとを有している。
【００１４】
第１カム面６ａ，７ａは、第１部材６の駆動方向（図１左方向）への移動時に当接し、反駆動方向（図１右方向）への移動時に離間するよう設定されている。第２カム面６ｂ，７ｂは、第１部材の反駆動方向への移動時に当接し、駆動方向への移動時に離間するように設定されている。
【００１５】
駆動回路４は、指令値に応じた振幅と周波数の正弦波電圧を圧電素子１に供給する。圧電素子１は、電圧を上昇させることで伸長し、電圧を下降させることで縮退する特性を有する。圧電素子１は、面積当たりの発生力が大きく、小さな寸法で必要な力を得られる。また、矩形波や三角波などに対して正弦波電圧であれば、電流の最大値が小さくなり、駆動回路４の低コスト化を図ることができる。
【００１６】
次に、作用を説明する。
［被駆動部材駆動作用］
駆動部材２は、圧電素子１の伸縮によって往復運動し、摩擦力を介して駆動力を被駆動部材３へ伝えることで、被駆動部材３を駆動方向へ移動させる。ここで、第１部材６と第２部材７の力の伝達を考える。
【００１７】
駆動力が左（駆動方向）に向いている場合、第１部材６は、第１カム面６ａで第２部材７の第１カム面７ａを押す。このとき、第１カム面７ａに発生する力は、駆動力／sinαであり、その力の駆動力と直角方向の成分は、駆動力／tanαとなる。
【００１８】
よって、第２部材７には駆動力および駆動力の直角方向に駆動力／tanαの二つの力が与えられる。この直角方向の力が第２部材７と被駆動部材３の接触面に与えられる押し付け力となり、接触面の摩擦係数がtanαよりも高ければ、駆動力を被駆動部材３に伝達することができる。一方、駆動力が右（反駆動方向）に向いている場合、第１部材６の第２カム面６ｂは、第２部材７の第２カム面７ｂを圧電素子１側へ引き戻すが、第２カム面６ｂ，７ｂの角度は90°であるため、押し付け力は、駆動力／tan90°＝0となる。
【００１９】
すなわち、第２部材７と被駆動部材３との間に摩擦力が発生することはなく、被駆動部材３に駆動力を伝達しない。したがって、被駆動部材３には駆動方向の駆動力のみが伝達され、動力損失（反駆動方向の駆動力）が発生しないので、効率よく電力を被駆動部材３の運動に変換できる。
【００２０】
また、実施例１では、第１カム面６ａ，７ａにより、駆動力の一部（垂直方向成分）を押し付け力に変換しているため、駆動部材２を往復運動させる１つの圧電素子１のみを用いて押し付け力を最適に制御することができる。
【００２１】
［カム面による駆動力→押し付け力変換作用］
圧電素子１の伸縮を利用して駆動部材２を往復運動させ、この駆動部材２と摩擦接触させた被駆動部材３を一方向移動させる駆動装置では、駆動力の方向と駆動部材２の運動方向とが完全には一致しない。
【００２２】
図２は、駆動部材２と被駆動部材３の時間に対する速度変化を示しており、駆動方向への速度を正としている。図２の左半分の領域（駆動部材の速度が正の領域）では、圧電素子１が延びて駆動部材２が左に動き、右半分では速度が負になるため圧電素子１が縮んで右に動く。ここでは簡単のため、被駆動部材３はほぼ一定の速度で運動するものと考える。
【００２３】
このとき、被駆動部材３に対する駆動部材２の相対速度、すなわち駆動部材２の速度から被駆動部材３の速度を差し引いたものが正の場合には、駆動方向に摩擦力が発生し、相対速度が負の場合には、反駆動方向に摩擦力を発生する。したがって、相対速度が正となる間だけ第１部材６から第２部材７へ押し付け力を与えることが望ましいが、その範囲は運転条件によって変化する。
【００２４】
特開２００５−５７９０７号公報に記載の駆動装置では、ロッド（駆動部材）を往復運動させる第１の電圧素子に加えて、移動子（被駆動部材）に対するロッドの接触圧力を制御する第２の圧電素子を設け、移動子の駆動方向に応じて押し付け力を制御している。この従来技術では、移動子の移動方向を一方向に限定し、動力損失の低減を図ることを目的とし、第２の電圧素子に対して第１の圧電素子に与える電圧波形の立ち上がり時に電圧を付与している。
【００２５】
ところが、この従来技術では、移動子に対するロッドの相対速度が駆動方向に対して負から正へと変化する段階で既に押し付け力が発生する。すなわち、移動子に対するロッドの相対速度に応じて押し付け力を発生させるものではないため、動力損失を伴う。
【００２６】
これに対し、実施例１では、駆動部材２を第１部材６と第２部材７とに分割し、駆動方向移動時には、第１カム面６ａ，７ａにより駆動力の垂直成分（駆動力／tanα）を押し付け力として発生させる。一方、反駆動方向移動時には、第２カム面６ｂ，７ｂにより駆動力のみを被駆動部材３に伝達する。
【００２７】
すなわち、第２部材７に対する第１部材６の相対速度が正の場合にのみ、第１カム面６ａ，７ａを介して駆動力が押し付け力に変換され、第２部材７に対する第１部材６の相対速度が負またはゼロの場合には、駆動力は押し付け力に変換されない。つまり、実施例１では、カム面の形状（傾斜角度）により、駆動力の方向で押し付け力の有無が自動的に決定されるが、駆動力の方向（駆動方向，反駆動方向）と相対速度の符号（正，負）とは常に一致するため、正確に押し付け力の有無を決定でき、動力損失をほぼゼロに抑えることができる。
【００２８】
次に、効果を説明する。
実施例１の駆動装置にあっては、以下に列挙する効果を奏する。
【００２９】
(1) 所定方向に移動可能な被駆動部材３と、所定方向に対して垂直方向の押し付け力により被駆動部材３と摩擦係合する駆動部材２と、この駆動部材２を所定方向に往復運動させるための駆動力を駆動部材２に入力する圧電素子１と、を有する駆動装置において、駆動部材２は、往復運動の一方向（駆動方向）では、駆動力の一部を所定の変換比率で押し付け力に変換し、他方向（反駆動方向）では、駆動方向よりも小さな変換比率で押し付け力に変換する。これにより、コスト／サイズアップを伴うことなく、動力損失を抑制して安定した駆動性能を実現することができる。
【００３０】
(2) 駆動部材２は、反駆動方向では、駆動力から押し付け力への変換比率をゼロとするため、駆動部材２が反駆動方向へ移動するとき、駆動力の一部が押し付け力に変換されず、動力損失を大幅に低減することができる。
【００３１】
(3) 駆動部材２は、被駆動部材３に対する駆動部材２の相対速度が、駆動方向に対して正である場合には、駆動力の一部を押し付け力に変換し、相対速度が駆動方向に対して負またはゼロである場合には、駆動力を押し付け力に変換しないため、反駆動方向の駆動力が被駆動部材３に作用せず、動力損失を低減することができる。
【００３２】
(4) 駆動部材２は、圧電素子１と当接する第１部材６と、被駆動部材３と摩擦係合する第２部材７とを有し、第１部材６および第２部材７は、第２部材７に対する第１部材６の相対速度が駆動方向に対して正である場合には、互いに当接して駆動力の一部を押し付け力に変換する第１カム面６ａ，７ａを有する。これにより、駆動方向で駆動力の一部を押し付け力に変換する構造を簡単な構成で実現することができる。また、特別な制御を用いることなく駆動力の方向や大きさに合わせて、適切な押し付け力を与えることができる。
【００３３】
(5) 第１部材６および第２部材７は、第２部材７に対する第１部材６の相対速度が駆動方向に対して負である場合には、互いに当接して第１部材６から第２部材７へ駆動力を伝達する第２カム面６ｂ，７ｂを有する。これにより、反駆動方向では押し付け力をゼロとして動力損失を抑制する構造を簡単な構成で実現することができる。
【００３４】
(6) 駆動部材３を往復運動させる駆動源を圧電素子１としたため、装置を小型化することができる。
【００３５】
(7) 圧電素子１に供給する電圧波形を正弦波としたため、最大電流を小さくすることができ、駆動回路４を含む電気回路の小型化、低コスト化を図ることができる。
【実施例２】
【００３６】
実施例２は、駆動方向と反駆動方向とを切り替え可能とした例である。
【００３７】
まず、構成を説明する。
図３は、実施例２の駆動装置の側面図である。
駆動部材１１は、固定部材５に支持された２つの左右圧電素子１２ａ，１２ｂで挟まれている。駆動部材１１は、第１部材１３と第２部材１４により構成され、第１部材１３には、左右第１カム面１３ａ，１３ｃと左右第２カム面１３ｂ，１３ｄとが形成され、第２部材１４には、左右第１カム面１４ａ，１４ｃと、左右第２カム面１４ｂ，１４ｄとが形成されている。
【００３８】
第１部材１３の左右第２カム面１３ｂ，１３ｄと、第２部材１４の左右第２カム面１４ｂ，１４ｄとの間には、伸縮可能な左右切り替え素子１５ａ，１５ｂが介装されている。左切り替え素子１５ａは、駆動方向が左方向のとき縮退し、右方向のとき伸長するよう制御される。右切り替え素子１５ｂは、駆動方向が左方向のとき伸長し、右方向のとき縮退するよう制御される。
【００３９】
左切り替え素子１５ａを伸長させて右切り替え素子１５ｂを退縮させた場合には、右第１カム面１３ｃ，１４ｃ同士が接触すると共に、左第２カム面１３ｄ，１４ｄ同士が左切り替え素子１５ａを介して連結するよう設定されている。
【００４０】
逆に、左切り替え素子１５ａを縮退させて右切り替え素子１５ｂを伸長させた場合には、左第１カム面１３ａ，１４ａ同士が接触すると共に、右第２カム面１３ｂ，１４ｂ同士が右切り替え素子１５ｂを介して連結するよう構成されている。
【００４１】
次に、作用を説明する。
［駆動方向切り替え作用］
【００４２】
実施例２では、図３のように右切り替え素子１５ｂを伸ばして左第１カム面１３ａ，１４ａ同士を接触させ、右第２カム面１４ｂ，１５ｂ同士を連結すると共に、左切り替え素子１５ａを縮めて右第１カム面１３ｃ，１４ｃ同士および左第２カム面１３ｄ，１４ｄ同士は接触させず隙間を空けることで、実施例１と同じ駆動方向とすることができる。この状態で、左右圧電素子１５ａ，１５ｂを互いに反対の位相で伸縮させることにより、実施例１と同様に、左方向の摩擦力だけが被駆動部材に伝わり、高い効率で駆動できる。
【００４３】
逆に、左切り替え素子１５ａを伸ばして右第１カム面１３ｃ，１４ｃ同士を接触させ、左第２カム面１３ｄ，１４ｄ同士を連結すると共に、右切り替え素子１５ｂを縮めて左第１カム面１３ｃ，１４ｃ同士および右第２カム面１３ｂ，１４ｂ同士は接触させず隙間を空けることで、右方向の摩擦力だけが被駆動部材３に伝わり、同じく高い効率で駆動できる。
【００４４】
すなわち、実施例２では、左右切り替え素子１５ａ，１５ｂの伸縮状態を逆にすることで、駆動方向と反駆動方向を簡単に切り替えることができる。
【００４５】
次に、効果を説明する。
実施例２の駆動装置にあっては、実施例１の効果(1)〜(7)に加え、以下の効果を奏する。
【００４６】
(8) 駆動部材１１は、駆動方向と反駆動方向とを切り替え可能であるため、被駆動部材３の運動方向を選択的に決定することが可能となり、正逆運転可能な駆動装置として適用範囲の拡大を図ることができる。
【実施例３】
【００４７】
実施例３は、駆動部材および被駆動部材を、押し付け力の反力を相殺する構造とした例である。
【００４８】
まず、構成を説明する。
図４(a)は実施例３の駆動装置の側面図、図４(b)は駆動装置の背面図である。
実施例３の駆動部材１６は、第１部材１７と上下２つの第２部材１８ａ，１８ｂとを備え、図１に示した実施例１の駆動部材２と被駆動部材３を、駆動部材２の上面に対して対称にもう一組設け、それぞれの駆動部材と被駆動部材を一体結合した形状を呈している。
【００４９】
被駆動部材１９は、駆動部材１６により上部１９ａと下部１９ｂとに上下分断されているが、図４(b)に示すように、連結部１９ｃにより、断面コ字状として駆動部材１７を避けて結合されている。
【００５０】
次に、作用を説明する。
［押し付け力方向成分キャンセル作用］
実施例１において、駆動部材２に働く力の釣り合いを考えると、第１カム面６ａ，７ａに発生する力のうち、駆動力方向成分は、圧電素子１からの駆動力と釣り合うが、押し付け力方向成分は、釣り合う力が存在しないため、軸受等を介して駆動部材２を固定物に支持する必要がある。同様に、被駆動部材３に働く押し付け力も支持する必要があり、それぞれの支持部において摩擦損失が発生する。
【００５１】
これに対し、実施例３では、駆動部材１７に対し、２つの第２部材１８ａ，１８ｂから同じ大きさの押し付け力方向成分を互いに逆方向に作用させることで、駆動部材１７に作用する押し付け力方向成分をキャンセルすることができる。また、被駆動部材１９に対し、２つの第２部材１８ａ，１８ｂから同じ大きさの押し付け力方向成分を互いに逆方向に作用させることで、被駆動部材１９に作用する押し付け力方向成分をキャンセルすることができる。
【００５２】
すなわち、駆動部材１７および被駆動部材１９に働く押し付け力方向成分を、どちらもキャンセルすることができるため、両者に支持部を設ける必要がなく、支持部との摩擦摺動等による損失を発生しない構成とすることができる。
【００５３】
次に、効果を説明する。
実施例３の駆動装置にあっては、実施例１の効果(1)〜(7)に加え、以下の効果を奏する。
【００５４】
(9) 駆動部材１７と被駆動部材１９は、押し付け力の反力を相殺する構造を備えるため、駆動部材１７および被駆動部材１９に作用する押し付け力の反力を支持する構造が不要となり、支持部での摺動による摩擦損失をなくすことができる。
【実施例４】
【００５５】
実施例４は、被駆動部材に押し付け力を付与する押し付け力発生手段を設けた例である。
【００５６】
まず、構成を説明する。
図５は、実施例４の駆動装置の側面図である。
実施例４では、実施例３の構成に対し、駆動部材２０の第１部材を上下二分割し、上部第１部材２１ａと下部第１部材２０ｂとの間に、押し付け力方向に作用するバネ（押し付け力発生手段）２２を設けた。
【００５７】
次に、作用を説明する。
［ガタ防止作用］
実施例３では、図４に示したように、上下２個所の第１カム面６ａ，７ａと上下２個所の第２カム面６ｂ，７ｂのすべてが隙間なく接触しているが、寸法誤差がある場合、図６に示すように、第２カム面６ｂ，７ｂ間に隙間を生じる。このような隙間が生じた場合、圧電素子１および駆動部材１６の移動量に対して、隙間がガタとなることで、被駆動部材１９の移動量が小さくなり、駆動装置として得られる速度が小さくなる。
【００５８】
これに対し、実施例４では、バネ２２によって駆動部材２１ａ，２１ｂを被駆動部材１９ａ，１９ｂにそれぞれ押し付ける構成としたため、寸法誤差等により生じる隙間をなくすことができる。なお、バネ２２の力は小さいため、反駆動方向への摩擦損失は小さく抑えられる。
【００５９】
次に、効果を説明する。
実施例４の駆動装置にあっては、実施例１の効果(1)〜(7)、実施例３の効果(9)に加え、以下の効果を奏する。
【００６０】
(10) 被駆動部材２０に押し付け力を付与するバネ２２を設けたため、圧電素子１と駆動部材２０および被駆動部材１９との間の接触部分におけるガタ（隙間）をなくすことができる。
【実施例５】
【００６１】
実施例５は、往復運動の周波数を、系の共振周波数近傍とした例である。
なお、構成については、図１に示した実施例１と同様であるため、図示ならびに説明を省略する。
【００６２】
次に、作用を説明する。
［共振周波数領域を利用した速度向上作用］
図７は、実施例５の駆動部材２の往復運動周波数に対する、被駆動部材３の速度を計算したものであるが、ある周波数近傍で共振現象を示しており、急激に速度が増加している。よって、この条件を満足する電圧波形を圧電素子１に与えることにより、被駆動部材３の高速移動が可能となり、用途拡大を図ることができる。
【００６３】
次に、効果を説明する。
実施例５の駆動装置にあっては、実施例１の効果(1)〜(7)に加え、以下の効果を奏する。
【００６４】
(11) 駆動部材２の往復運動が共振運動となるよう、電圧素子１を制御するため、被駆動部材３を高速移動させることができ、駆動装置の用途範囲の拡大を図ることができる。
【実施例６】
【００６５】
実施例６は、被駆動部材に対して駆動部材を複数設定した例である。
【００６６】
図８は、実施例６の駆動装置の側面図であり、実施例６では、１つの被駆動部材３に対し、３つの駆動部材２を設けている。各圧電素子１に供給する正弦波電圧は、それぞれ位相を120°ずつずらしたものとする。
【００６７】
次に、作用を説明すると、駆動部材を１つとした場合には、駆動部材が反駆動方向に動いているときは力を発生しないため、図９に示すように、駆動力に変動が発生する。このような変動は、装置の振動を引き起こすため好ましくない。
【００６８】
これに対し、実施例６では、３つの駆動部材２を、位相を120°ずつづらして往復動させるため、１つの駆動部材２が駆動量を発生しない場合であっても、他の２つの駆動部材２が力を発生する。すなわち、各駆動部材２の駆動量の合計を、図１０のように滑らかな駆動力とすることができ、被駆動部材３の速度変動を小さくすることができる。
【００６９】
次に、効果を説明する。
実施例６の駆動装置にあっては、実施例１の効果(1)〜(7)に加え、以下の効果を奏する。
【００７０】
(12) 駆動部材２を複数（３個）設定したため、被駆動部材３の速度変動を小さくできる。
【実施例７】
【００７１】
実施例７は、被駆動部材を回転体とした例である。
【００７２】
まず、構成を説明する。
図１１は、実施例７の駆動装置の正面図である。
実施例７では、被駆動部材２３を、所定の回動中心２３ａ回りに回動可能な円筒形状とし、その外周面に接して実施例２の駆動部材１１を90°ピッチで４つ配置している。
【００７３】
次に、作用を説明すると、４つの駆動部材１１が発生する駆動力は、被駆動部材２３を回転させるモーメントになるため、回転出力を得ることができる。すなわち直動だけでなく、回転アクチュエータとしての用途にも使える。
【００７４】
次に、効果を説明する。
実施例７の駆動装置にあっては、実施例１の効果(1)〜(7)、実施例２の効果(8)に加え、以下の効果を奏する。
【００７５】
(13) 被駆動部材２３は、所定の回動中心２３ａ回りに回動可能であり、駆動部材１１の往復運動の方向を、被駆動部材２３の回動運動における接線方向としたため、機構の追加なしに回転出力を得ることができる。
【００７６】
（他の実施例）
以上、本発明の駆動装置を実施例１〜実施例７に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００７７】
例えば、駆動源は圧電素子に限らず、電磁ソレノイドや形状記憶合金、イオン性高分子など他のアクチュエータを用いてもよい。また駆動力の一部を押し付け力に変換する機構として、一般的なカム機構を用いてもよい。
【００７８】
実施例４では、駆動部材２０の第１部材を上下二分割し、上部第１部材２１ａと下部第１部材２０ｂとの間にバネ２２を挿入した例を示したが、バネ２２を挿入する位置は、第２カム面６ｂ，７ｂの間や被駆動部材１９の連結部１９ｃでもよい。また実施例１の構成の場合には、駆動部材２や被駆動部材３の支持部に挿入してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】実施例１の駆動装置を示す側面図である。
【図２】実施例１の駆動部材２と被駆動部材３の時間に対する速度変化を示す図である。
【図３】実施例２の駆動装置の側面図である。
【図４】実施例３の駆動装置の側面図(a)、および駆動装置の背面図(b)である。
【図５】実施例４の駆動装置の側面図である。
【図６】ガタ発生時の状態を示す実施例３の側面図である。
【図７】実施例５の駆動部材２の往復運動周波数に対する被駆動部材３の速度を示す図である。
【図８】実施例６の駆動装置の側面図である。
【図９】実施例１の駆動力変化を示す図である。
【図１０】実施例６の駆動力変化を示す図である。
【図１１】実施例７の駆動装置の正面図である。
【符号の説明】
【００８０】
１ 圧電素子（駆動源）
２ 駆動部材
３ 被駆動部材
４ 駆動回路
５ 固定部材
６ 第１部材
６ａ 第１カム面
６ｂ 第２カム面
７ 第２部材
７ａ 第１カム面
７ｂ 第２カム面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動源の往復運動を利用して被駆動部材を一方向へ移動させる駆動装置の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来の駆動装置では、ロッド（駆動部材）と移動子（被駆動部材）をバネによって一定の押し付け力で摩擦係合させ、圧電素子（駆動源）の伸縮速度を制御している。駆動方向ではロッドを小さい速度で動かすことですべりなく移動子を移動させるのに対し、反駆動方向ではロッドを大きな速度で動かし、移動子に生じる慣性力によってすべりを生じさせることにより、移動子を一方向に駆動する（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ところが、この従来技術では、押し付け力が往復運動の方向によらず一定であるため、ロッドが反駆動方向に運動するときは、摩擦による大きな動力損失を生じる。この対策のために押し付け力を小さくした場合、押し付け力不足によりロッドと移動子との間にすべりが生じるという問題があった。
【０００４】
そこで、バネに代えて第２の圧電素子を用い、ロッドの駆動方向に応じて押し付け力を制御するものが知られている。ロッドが駆動方向に動く場合は押し付け力を与え、反駆動方向に動く場合は押し付け力を与えないよう制御することで、動力損失を低減することができる（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１１−４１９５３号公報
【特許文献２】特開２００５−５７９０７号公報
【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、従来の駆動装置にあっては、２つの駆動源（圧電素子）とこれらを駆動する電気回路がそれぞれ必要であるため、コスト／サイズアップを伴う。さらに、２つの圧電素子に電力を供給しなければならず、消費電力増を招くという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、コスト／サイズアップを伴うことなく、動力損失を抑制して安定した駆動性能を実現できる駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の駆動装置では、
所定方向に移動可能な被駆動部材と、前記所定方向に対して垂直方向の押し付け力により前記被駆動部材と摩擦係合する駆動部材と、この駆動部材を前記所定方向に往復運動させるための駆動力を駆動部材に入力する駆動源と、を有する駆動装置において、
前記駆動部材は、前記往復運動の一方向（駆動方向）では、前記駆動力の一部を所定の変換比率で前記押し付け力に変換し、他方向（反駆動方向）では、前記駆動方向よりも小さな変換比率で押し付け力に変換することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
よって、本発明の駆動装置にあっては、往復運動の一方向（駆動方向）では、駆動力の一部が所定の変換比率で押し付け力に変換され、他方向（反駆動方向）では、駆動方向よりも小さな変換比率で駆動力の一部が押し付け力に変換される。すなわち、駆動部材において、駆動力の一部を押し付け力に変換しつつ、駆動方向と反駆動方向とで変換比率を変えることで、１つの駆動源のみを用いて押し付け力を最適に制御しようとするものである。
この結果、コスト／サイズアップを伴うことなく、動力損失を抑制して安定した駆動性能を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の駆動装置を実施するための最良の形態を、図面に基づく実施例１〜実施例７に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１０】
まず、構成を説明する。
図１は、実施例１の駆動装置を示す側面図である。実施例１の駆動装置は、圧電素子１と、駆動部材２と、被駆動部材３と、駆動回路４と、を備えている。
【００１１】
圧電素子１は、その伸縮方向（図１左右方向）の一面が固定部材５に固定され、他面には駆動部材２が取り付けられている。この圧電素子１には、駆動回路４を経由して図外の電源から電力が供給される。
【００１２】
駆動部材２は、圧電素子１の伸縮運動と平行な面で被駆動部材３と摩擦接触する。駆動部材２は、圧電素子１に取り付けられた第１部材６と、被駆動部材３に接触する第２部材７とから構成されている。
【００１３】
第１部材６および第２部材７は、第２部材７と被駆動部材３の接触面に対して角度α（0<α<90°）を有し、互いに対向する第１カム面６ａ，７ａと、第２部材７と被駆動部材３の接触面に対して角度90°を有し、互いに対向する第２カム面（駆動力伝達面）６ｂ，７ｂとを有している。
【００１４】
第１カム面６ａ，７ａは、第１部材６の駆動方向（図１左方向）への移動時に当接し、反駆動方向（図１右方向）への移動時に離間するよう設定されている。第２カム面６ｂ，７ｂは、第１部材の反駆動方向への移動時に当接し、駆動方向への移動時に離間するように設定されている。
【００１５】
駆動回路４は、指令値に応じた振幅と周波数の正弦波電圧を圧電素子１に供給する。圧電素子１は、電圧を上昇させることで伸長し、電圧を下降させることで縮退する特性を有する。圧電素子１は、面積当たりの発生力が大きく、小さな寸法で必要な力を得られる。また、矩形波や三角波などに対して正弦波電圧であれば、電流の最大値が小さくなり、駆動回路４の低コスト化を図ることができる。
【００１６】
次に、作用を説明する。
［被駆動部材駆動作用］
駆動部材２は、圧電素子１の伸縮によって往復運動し、摩擦力を介して駆動力を被駆動部材３へ伝えることで、被駆動部材３を駆動方向へ移動させる。ここで、第１部材６と第２部材７の力の伝達を考える。
【００１７】
駆動力が左（駆動方向）に向いている場合、第１部材６は、第１カム面６ａで第２部材７の第１カム面７ａを押す。このとき、第１カム面７ａに発生する力は、駆動力／sinαであり、その力の駆動力と直角方向の成分は、駆動力／tanαとなる。
【００１８】
よって、第２部材７には駆動力および駆動力の直角方向に駆動力／tanαの二つの力が与えられる。この直角方向の力が第２部材７と被駆動部材３の接触面に与えられる押し付け力となり、接触面の摩擦係数がtanαよりも高ければ、駆動力を被駆動部材３に伝達することができる。一方、駆動力が右（反駆動方向）に向いている場合、第１部材６の第２カム面６ｂは、第２部材７の第２カム面７ｂを圧電素子１側へ引き戻すが、第２カム面６ｂ，７ｂの角度は90°であるため、押し付け力は、駆動力／tan90°＝0となる。
【００１９】
すなわち、第２部材７と被駆動部材３との間に摩擦力が発生することはなく、被駆動部材３に駆動力を伝達しない。したがって、被駆動部材３には駆動方向の駆動力のみが伝達され、動力損失（反駆動方向の駆動力）が発生しないので、効率よく電力を被駆動部材３の運動に変換できる。
【００２０】
また、実施例１では、第１カム面６ａ，７ａにより、駆動力の一部（垂直方向成分）を押し付け力に変換しているため、駆動部材２を往復運動させる１つの圧電素子１のみを用いて押し付け力を最適に制御することができる。
【００２１】
［カム面による駆動力→押し付け力変換作用］
圧電素子１の伸縮を利用して駆動部材２を往復運動させ、この駆動部材２と摩擦接触させた被駆動部材３を一方向移動させる駆動装置では、駆動力の方向と駆動部材２の運動方向とが完全には一致しない。
【００２２】
図２は、駆動部材２と被駆動部材３の時間に対する速度変化を示しており、駆動方向への速度を正としている。図２の左半分の領域（駆動部材の速度が正の領域）では、圧電素子１が延びて駆動部材２が左に動き、右半分では速度が負になるため圧電素子１が縮んで右に動く。ここでは簡単のため、被駆動部材３はほぼ一定の速度で運動するものと考える。
【００２３】
このとき、被駆動部材３に対する駆動部材２の相対速度、すなわち駆動部材２の速度から被駆動部材３の速度を差し引いたものが正の場合には、駆動方向に摩擦力が発生し、相対速度が負の場合には、反駆動方向に摩擦力を発生する。したがって、相対速度が正となる間だけ第１部材６から第２部材７へ押し付け力を与えることが望ましいが、その範囲は運転条件によって変化する。
【００２４】
特開２００５−５７９０７号公報に記載の駆動装置では、ロッド（駆動部材）を往復運動させる第１の電圧素子に加えて、移動子（被駆動部材）に対するロッドの接触圧力を制御する第２の圧電素子を設け、移動子の駆動方向に応じて押し付け力を制御している。この従来技術では、移動子の移動方向を一方向に限定し、動力損失の低減を図ることを目的とし、第２の電圧素子に対して第１の圧電素子に与える電圧波形の立ち上がり時に電圧を付与している。
【００２５】
ところが、この従来技術では、移動子に対するロッドの相対速度が駆動方向に対して負から正へと変化する段階で既に押し付け力が発生する。すなわち、移動子に対するロッドの相対速度に応じて押し付け力を発生させるものではないため、動力損失を伴う。
【００２６】
これに対し、実施例１では、駆動部材２を第１部材６と第２部材７とに分割し、駆動方向移動時には、第１カム面６ａ，７ａにより駆動力の垂直成分（駆動力／tanα）を押し付け力として発生させる。一方、反駆動方向移動時には、第２カム面６ｂ，７ｂにより駆動力のみを被駆動部材３に伝達する。
【００２７】
すなわち、第２部材７に対する第１部材６の相対速度が正の場合にのみ、第１カム面６ａ，７ａを介して駆動力が押し付け力に変換され、第２部材７に対する第１部材６の相対速度が負またはゼロの場合には、駆動力は押し付け力に変換されない。つまり、実施例１では、カム面の形状（傾斜角度）により、駆動力の方向で押し付け力の有無が自動的に決定されるが、駆動力の方向（駆動方向，反駆動方向）と相対速度の符号（正，負）とは常に一致するため、正確に押し付け力の有無を決定でき、動力損失をほぼゼロに抑えることができる。
【００２８】
次に、効果を説明する。
実施例１の駆動装置にあっては、以下に列挙する効果を奏する。
【００２９】
(1) 所定方向に移動可能な被駆動部材３と、所定方向に対して垂直方向の押し付け力により被駆動部材３と摩擦係合する駆動部材２と、この駆動部材２を所定方向に往復運動させるための駆動力を駆動部材２に入力する圧電素子１と、を有する駆動装置において、駆動部材２は、往復運動の一方向（駆動方向）では、駆動力の一部を所定の変換比率で押し付け力に変換し、他方向（反駆動方向）では、駆動方向よりも小さな変換比率で押し付け力に変換する。これにより、コスト／サイズアップを伴うことなく、動力損失を抑制して安定した駆動性能を実現することができる。
【００３０】
(2) 駆動部材２は、反駆動方向では、駆動力から押し付け力への変換比率をゼロとするため、駆動部材２が反駆動方向へ移動するとき、駆動力の一部が押し付け力に変換されず、動力損失を大幅に低減することができる。
【００３１】
(3) 駆動部材２は、被駆動部材３に対する駆動部材２の相対速度が、駆動方向に対して正である場合には、駆動力の一部を押し付け力に変換し、相対速度が駆動方向に対して負またはゼロである場合には、駆動力を押し付け力に変換しないため、反駆動方向の駆動力が被駆動部材３に作用せず、動力損失を低減することができる。
【００３２】
(4) 駆動部材２は、圧電素子１と当接する第１部材６と、被駆動部材３と摩擦係合する第２部材７とを有し、第１部材６および第２部材７は、第２部材７に対する第１部材６の相対速度が駆動方向に対して正である場合には、互いに当接して駆動力の一部を押し付け力に変換する第１カム面６ａ，７ａを有する。これにより、駆動方向で駆動力の一部を押し付け力に変換する構造を簡単な構成で実現することができる。また、特別な制御を用いることなく駆動力の方向や大きさに合わせて、適切な押し付け力を与えることができる。
【００３３】
(5) 第１部材６および第２部材７は、第２部材７に対する第１部材６の相対速度が駆動方向に対して負である場合には、互いに当接して第１部材６から第２部材７へ駆動力を伝達する第２カム面６ｂ，７ｂを有する。これにより、反駆動方向では押し付け力をゼロとして動力損失を抑制する構造を簡単な構成で実現することができる。
【００３４】
(6) 駆動部材３を往復運動させる駆動源を圧電素子１としたため、装置を小型化することができる。
【００３５】
(7) 圧電素子１に供給する電圧波形を正弦波としたため、最大電流を小さくすることができ、駆動回路４を含む電気回路の小型化、低コスト化を図ることができる。
【実施例２】
【００３６】
実施例２は、駆動方向と反駆動方向とを切り替え可能とした例である。
【００３７】
まず、構成を説明する。
図３は、実施例２の駆動装置の側面図である。
駆動部材１１は、固定部材５に支持された２つの左右圧電素子１２ａ，１２ｂで挟まれている。駆動部材１１は、第１部材１３と第２部材１４により構成され、第１部材１３には、左右第１カム面１３ａ，１３ｃと左右第２カム面１３ｂ，１３ｄとが形成され、第２部材１４には、左右第１カム面１４ａ，１４ｃと、左右第２カム面１４ｂ，１４ｄとが形成されている。
【００３８】
第１部材１３の左右第２カム面１３ｂ，１３ｄと、第２部材１４の左右第２カム面１４ｂ，１４ｄとの間には、伸縮可能な左右切り替え素子１５ａ，１５ｂが介装されている。左切り替え素子１５ａは、駆動方向が左方向のとき縮退し、右方向のとき伸長するよう制御される。右切り替え素子１５ｂは、駆動方向が左方向のとき伸長し、右方向のとき縮退するよう制御される。
【００３９】
左切り替え素子１５ａを伸長させて右切り替え素子１５ｂを退縮させた場合には、右第１カム面１３ｃ，１４ｃ同士が接触すると共に、左第２カム面１３ｄ，１４ｄ同士が左切り替え素子１５ａを介して連結するよう設定されている。
【００４０】
逆に、左切り替え素子１５ａを縮退させて右切り替え素子１５ｂを伸長させた場合には、左第１カム面１３ａ，１４ａ同士が接触すると共に、右第２カム面１３ｂ，１４ｂ同士が右切り替え素子１５ｂを介して連結するよう構成されている。
【００４１】
次に、作用を説明する。
［駆動方向切り替え作用］
【００４２】
実施例２では、図３のように右切り替え素子１５ｂを伸ばして左第１カム面１３ａ，１４ａ同士を接触させ、右第２カム面１４ｂ，１５ｂ同士を連結すると共に、左切り替え素子１５ａを縮めて右第１カム面１３ｃ，１４ｃ同士および左第２カム面１３ｄ，１４ｄ同士は接触させず隙間を空けることで、実施例１と同じ駆動方向とすることができる。この状態で、左右圧電素子１５ａ，１５ｂを互いに反対の位相で伸縮させることにより、実施例１と同様に、左方向の摩擦力だけが被駆動部材に伝わり、高い効率で駆動できる。
【００４３】
逆に、左切り替え素子１５ａを伸ばして右第１カム面１３ｃ，１４ｃ同士を接触させ、左第２カム面１３ｄ，１４ｄ同士を連結すると共に、右切り替え素子１５ｂを縮めて左第１カム面１３ｃ，１４ｃ同士および右第２カム面１３ｂ，１４ｂ同士は接触させず隙間を空けることで、右方向の摩擦力だけが被駆動部材３に伝わり、同じく高い効率で駆動できる。
【００４４】
すなわち、実施例２では、左右切り替え素子１５ａ，１５ｂの伸縮状態を逆にすることで、駆動方向と反駆動方向を簡単に切り替えることができる。
【００４５】
次に、効果を説明する。
実施例２の駆動装置にあっては、実施例１の効果(1)〜(7)に加え、以下の効果を奏する。
【００４６】
(8) 駆動部材１１は、駆動方向と反駆動方向とを切り替え可能であるため、被駆動部材３の運動方向を選択的に決定することが可能となり、正逆運転可能な駆動装置として適用範囲の拡大を図ることができる。
【実施例３】
【００４７】
実施例３は、駆動部材および被駆動部材を、押し付け力の反力を相殺する構造とした例である。
【００４８】
まず、構成を説明する。
図４(a)は実施例３の駆動装置の側面図、図４(b)は駆動装置の背面図である。
実施例３の駆動部材１６は、第１部材１７と上下２つの第２部材１８ａ，１８ｂとを備え、図１に示した実施例１の駆動部材２と被駆動部材３を、駆動部材２の上面に対して対称にもう一組設け、それぞれの駆動部材と被駆動部材を一体結合した形状を呈している。
【００４９】
被駆動部材１９は、駆動部材１６により上部１９ａと下部１９ｂとに上下分断されているが、図４(b)に示すように、連結部１９ｃにより、断面コ字状として駆動部材１７を避けて結合されている。
【００５０】
次に、作用を説明する。
［押し付け力方向成分キャンセル作用］
実施例１において、駆動部材２に働く力の釣り合いを考えると、第１カム面６ａ，７ａに発生する力のうち、駆動力方向成分は、圧電素子１からの駆動力と釣り合うが、押し付け力方向成分は、釣り合う力が存在しないため、軸受等を介して駆動部材２を固定物に支持する必要がある。同様に、被駆動部材３に働く押し付け力も支持する必要があり、それぞれの支持部において摩擦損失が発生する。
【００５１】
これに対し、実施例３では、駆動部材１７に対し、２つの第２部材１８ａ，１８ｂから同じ大きさの押し付け力方向成分を互いに逆方向に作用させることで、駆動部材１７に作用する押し付け力方向成分をキャンセルすることができる。また、被駆動部材１９に対し、２つの第２部材１８ａ，１８ｂから同じ大きさの押し付け力方向成分を互いに逆方向に作用させることで、被駆動部材１９に作用する押し付け力方向成分をキャンセルすることができる。
【００５２】
すなわち、駆動部材１７および被駆動部材１９に働く押し付け力方向成分を、どちらもキャンセルすることができるため、両者に支持部を設ける必要がなく、支持部との摩擦摺動等による損失を発生しない構成とすることができる。
【００５３】
次に、効果を説明する。
実施例３の駆動装置にあっては、実施例１の効果(1)〜(7)に加え、以下の効果を奏する。
【００５４】
(9) 駆動部材１７と被駆動部材１９は、押し付け力の反力を相殺する構造を備えるため、駆動部材１７および被駆動部材１９に作用する押し付け力の反力を支持する構造が不要となり、支持部での摺動による摩擦損失をなくすことができる。
【実施例４】
【００５５】
実施例４は、被駆動部材に押し付け力を付与する押し付け力発生手段を設けた例である。
【００５６】
まず、構成を説明する。
図５は、実施例４の駆動装置の側面図である。
実施例４では、実施例３の構成に対し、駆動部材２０の第１部材を上下二分割し、上部第１部材２１ａと下部第１部材２０ｂとの間に、押し付け力方向に作用するバネ（押し付け力発生手段）２２を設けた。
【００５７】
次に、作用を説明する。
［ガタ防止作用］
実施例３では、図４に示したように、上下２個所の第１カム面６ａ，７ａと上下２個所の第２カム面６ｂ，７ｂのすべてが隙間なく接触しているが、寸法誤差がある場合、図６に示すように、第２カム面６ｂ，７ｂ間に隙間を生じる。このような隙間が生じた場合、圧電素子１および駆動部材１６の移動量に対して、隙間がガタとなることで、被駆動部材１９の移動量が小さくなり、駆動装置として得られる速度が小さくなる。
【００５８】
これに対し、実施例４では、バネ２２によって駆動部材２１ａ，２１ｂを被駆動部材１９ａ，１９ｂにそれぞれ押し付ける構成としたため、寸法誤差等により生じる隙間をなくすことができる。なお、バネ２２の力は小さいため、反駆動方向への摩擦損失は小さく抑えられる。
【００５９】
次に、効果を説明する。
実施例４の駆動装置にあっては、実施例１の効果(1)〜(7)、実施例３の効果(9)に加え、以下の効果を奏する。
【００６０】
(10) 被駆動部材２０に押し付け力を付与するバネ２２を設けたため、圧電素子１と駆動部材２０および被駆動部材１９との間の接触部分におけるガタ（隙間）をなくすことができる。
【実施例５】
【００６１】
実施例５は、往復運動の周波数を、系の共振周波数近傍とした例である。
なお、構成については、図１に示した実施例１と同様であるため、図示ならびに説明を省略する。
【００６２】
次に、作用を説明する。
［共振周波数領域を利用した速度向上作用］
図７は、実施例５の駆動部材２の往復運動周波数に対する、被駆動部材３の速度を計算したものであるが、ある周波数近傍で共振現象を示しており、急激に速度が増加している。よって、この条件を満足する電圧波形を圧電素子１に与えることにより、被駆動部材３の高速移動が可能となり、用途拡大を図ることができる。
【００６３】
次に、効果を説明する。
実施例５の駆動装置にあっては、実施例１の効果(1)〜(7)に加え、以下の効果を奏する。
【００６４】
(11) 駆動部材２の往復運動が共振運動となるよう、電圧素子１を制御するため、被駆動部材３を高速移動させることができ、駆動装置の用途範囲の拡大を図ることができる。
【実施例６】
【００６５】
実施例６は、被駆動部材に対して駆動部材を複数設定した例である。
【００６６】
図８は、実施例６の駆動装置の側面図であり、実施例６では、１つの被駆動部材３に対し、３つの駆動部材２を設けている。各圧電素子１に供給する正弦波電圧は、それぞれ位相を120°ずつずらしたものとする。
【００６７】
次に、作用を説明すると、駆動部材を１つとした場合には、駆動部材が反駆動方向に動いているときは力を発生しないため、図９に示すように、駆動力に変動が発生する。このような変動は、装置の振動を引き起こすため好ましくない。
【００６８】
これに対し、実施例６では、３つの駆動部材２を、位相を120°ずつづらして往復動させるため、１つの駆動部材２が駆動量を発生しない場合であっても、他の２つの駆動部材２が力を発生する。すなわち、各駆動部材２の駆動量の合計を、図１０のように滑らかな駆動力とすることができ、被駆動部材３の速度変動を小さくすることができる。
【００６９】
次に、効果を説明する。
実施例６の駆動装置にあっては、実施例１の効果(1)〜(7)に加え、以下の効果を奏する。
【００７０】
(12) 駆動部材２を複数（３個）設定したため、被駆動部材３の速度変動を小さくできる。
【実施例７】
【００７１】
実施例７は、被駆動部材を回転体とした例である。
【００７２】
まず、構成を説明する。
図１１は、実施例７の駆動装置の正面図である。
実施例７では、被駆動部材２３を、所定の回動中心２３ａ回りに回動可能な円筒形状とし、その外周面に接して実施例２の駆動部材１１を90°ピッチで４つ配置している。
【００７３】
次に、作用を説明すると、４つの駆動部材１１が発生する駆動力は、被駆動部材２３を回転させるモーメントになるため、回転出力を得ることができる。すなわち直動だけでなく、回転アクチュエータとしての用途にも使える。
【００７４】
次に、効果を説明する。
実施例７の駆動装置にあっては、実施例１の効果(1)〜(7)、実施例２の効果(8)に加え、以下の効果を奏する。
【００７５】
(13) 被駆動部材２３は、所定の回動中心２３ａ回りに回動可能であり、駆動部材１１の往復運動の方向を、被駆動部材２３の回動運動における接線方向としたため、機構の追加なしに回転出力を得ることができる。
【００７６】
（他の実施例）
以上、本発明の駆動装置を実施例１〜実施例７に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００７７】
例えば、駆動源は圧電素子に限らず、電磁ソレノイドや形状記憶合金、イオン性高分子など他のアクチュエータを用いてもよい。また駆動力の一部を押し付け力に変換する機構として、一般的なカム機構を用いてもよい。
【００７８】
実施例４では、駆動部材２０の第１部材を上下二分割し、上部第１部材２１ａと下部第１部材２０ｂとの間にバネ２２を挿入した例を示したが、バネ２２を挿入する位置は、第２カム面６ｂ，７ｂの間や被駆動部材１９の連結部１９ｃでもよい。また実施例１の構成の場合には、駆動部材２や被駆動部材３の支持部に挿入してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】実施例１の駆動装置を示す側面図である。
【図２】実施例１の駆動部材２と被駆動部材３の時間に対する速度変化を示す図である。
【図３】実施例２の駆動装置の側面図である。
【図４】実施例３の駆動装置の側面図(a)、および駆動装置の背面図(b)である。
【図５】実施例４の駆動装置の側面図である。
【図６】ガタ発生時の状態を示す実施例３の側面図である。
【図７】実施例５の駆動部材２の往復運動周波数に対する被駆動部材３の速度を示す図である。
【図８】実施例６の駆動装置の側面図である。
【図９】実施例１の駆動力変化を示す図である。
【図１０】実施例６の駆動力変化を示す図である。
【図１１】実施例７の駆動装置の正面図である。
【符号の説明】
【００８０】
１ 圧電素子（駆動源）
２ 駆動部材
３ 被駆動部材
４ 駆動回路
５ 固定部材
６ 第１部材
６ａ 第１カム面
６ｂ 第２カム面
７ 第２部材
７ａ 第１カム面
７ｂ 第２カム面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定方向に移動可能な被駆動部材と、前記所定方向に対して垂直方向の押し付け力により前記被駆動部材と摩擦係合する駆動部材と、この駆動部材を前記所定方向に往復運動させるための駆動力を駆動部材に入力する駆動源と、を有する駆動装置において、
前記駆動部材は、前記往復運動の一方向（駆動方向）では、前記駆動力の一部を所定の変換比率で前記押し付け力に変換し、他方向（反駆動方向）では、前記駆動方向よりも小さな変換比率で押し付け力に変換することを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の駆動装置において、
前記駆動部材は、前記反駆動方向では、前記駆動力から前記押し付け力への変換比率をゼロとすることを特徴とする駆動装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の駆動装置において、
前記駆動部材は、前記駆動方向と前記反駆動方向とを切り替え可能であることを特徴とする駆動装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の駆動装置において、
前記駆動部材と前記被駆動部材の少なくとも一方は、押し付け力の反力を相殺する構造を備えることを特徴とする駆動装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の駆動装置において、
前記被駆動部材に押し付け力を付与する押し付け力発生手段を設けたことを特徴とする駆動装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の駆動装置において、
前記駆動部材は、前記被駆動部材に対する前記駆動部材の相対速度が前記駆動方向に対して正である場合には、前記駆動力の一部を前記押し付け力に変換し、前記相対速度が駆動方向に対して負またはゼロである場合には、駆動力を押し付け力に変換しないことを特徴とする駆動装置。
【請求項７】
請求項６に記載の駆動装置において、
前記駆動部材は、前記駆動源と当接する第１部材と、前記被駆動部材と摩擦係合する第２部材とを有し、
前記第１部材および第２部材は、第２部材に対する第１部材の相対速度が前記駆動方向に対して正である場合には、互いに当接して駆動力の一部を押し付け力に変換する第１カム面を有することを特徴とする駆動装置。
【請求項８】
請求項７に記載の駆動装置において、
前記第１部材および第２部材は、第２部材に対する第１部材の相対速度が前記駆動方向に対して負である場合には、互いに当接して第１部材から第２部材へ駆動力を伝達する駆動力伝達面を有することを特徴とする駆動装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の駆動装置において、
前記駆動源を圧電素子としたことを特徴とする駆動装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の駆動装置において、
前記圧電素子に供給する電圧波形を正弦波としたことを特徴とする駆動装置。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の駆動装置において、
前記駆動部材と前記被駆動部材とが共振運動となるよう、前記駆動源を制御することを特徴とする駆動装置。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載の駆動装置において、
前記被駆動部材に対し、前記駆動部材および前記駆動源を複数設定したことを特徴とする駆動装置。
【請求項１３】
請求項１ないし請求項１２のいずれか１項に記載の駆動装置において、
前記被駆動部材は、所定の回動中心回りに回動可能であり、
前記駆動部材の往復運動の方向を、前記被駆動部材の回動運動における接線方向としたことを特徴とする駆動装置。
【請求項１】
所定方向に移動可能な被駆動部材と、前記所定方向に対して垂直方向の押し付け力により前記被駆動部材と摩擦係合する駆動部材と、この駆動部材を前記所定方向に往復運動させるための駆動力を駆動部材に入力する駆動源と、を有する駆動装置において、
前記駆動部材は、前記往復運動の一方向（駆動方向）では、前記駆動力の一部を所定の変換比率で前記押し付け力に変換し、他方向（反駆動方向）では、前記駆動方向よりも小さな変換比率で押し付け力に変換することを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の駆動装置において、
前記駆動部材は、前記反駆動方向では、前記駆動力から前記押し付け力への変換比率をゼロとすることを特徴とする駆動装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の駆動装置において、
前記駆動部材は、前記駆動方向と前記反駆動方向とを切り替え可能であることを特徴とする駆動装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の駆動装置において、
前記駆動部材と前記被駆動部材の少なくとも一方は、押し付け力の反力を相殺する構造を備えることを特徴とする駆動装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の駆動装置において、
前記被駆動部材に押し付け力を付与する押し付け力発生手段を設けたことを特徴とする駆動装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の駆動装置において、
前記駆動部材は、前記被駆動部材に対する前記駆動部材の相対速度が前記駆動方向に対して正である場合には、前記駆動力の一部を前記押し付け力に変換し、前記相対速度が駆動方向に対して負またはゼロである場合には、駆動力を押し付け力に変換しないことを特徴とする駆動装置。
【請求項７】
請求項６に記載の駆動装置において、
前記駆動部材は、前記駆動源と当接する第１部材と、前記被駆動部材と摩擦係合する第２部材とを有し、
前記第１部材および第２部材は、第２部材に対する第１部材の相対速度が前記駆動方向に対して正である場合には、互いに当接して駆動力の一部を押し付け力に変換する第１カム面を有することを特徴とする駆動装置。
【請求項８】
請求項７に記載の駆動装置において、
前記第１部材および第２部材は、第２部材に対する第１部材の相対速度が前記駆動方向に対して負である場合には、互いに当接して第１部材から第２部材へ駆動力を伝達する駆動力伝達面を有することを特徴とする駆動装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の駆動装置において、
前記駆動源を圧電素子としたことを特徴とする駆動装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の駆動装置において、
前記圧電素子に供給する電圧波形を正弦波としたことを特徴とする駆動装置。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の駆動装置において、
前記駆動部材と前記被駆動部材とが共振運動となるよう、前記駆動源を制御することを特徴とする駆動装置。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載の駆動装置において、
前記被駆動部材に対し、前記駆動部材および前記駆動源を複数設定したことを特徴とする駆動装置。
【請求項１３】
請求項１ないし請求項１２のいずれか１項に記載の駆動装置において、
前記被駆動部材は、所定の回動中心回りに回動可能であり、
前記駆動部材の往復運動の方向を、前記被駆動部材の回動運動における接線方向としたことを特徴とする駆動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００８−５６１４（Ｐ２００８−５６１４Ａ）
【公開日】平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１７２１１７（Ｐ２００６−１７２１１７）
【出願日】平成１８年６月２２日（２００６．６．２２）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月２２日（２００６．６．２２）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
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