JP4076836B2 - 複自由度駆動装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロータを複数の軸中心に回動駆動させる複自由度駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ロータを複数の軸中心に回動駆動させる超音波モータを使った複自由度駆動装置が提案されている。この複自由度駆動装置のステータには、ロータとの接触部に複数種類の振動を発生可能となるように圧電素子が設けられている。ロータは、加圧部材により前記接触部に対して複数の軸中心に回動可能に押圧接触される。上記加圧部材としては、複数の圧縮コイルばね（その伸びようとする力）を用いたものがある（特許文献１参照）。又、他の加圧部材としては、ネジ機構（ボルトとナット等）の締付け力を用いたものがある（特許文献２参照）。このように構成された複自由度駆動装置では、ロータがステータにて発生される振動の種類にそれぞれ基づいて複数の軸中心に回動する。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−２１９９８０号公報（図５〜図８）
【特許文献２】
特開平１２−１９７３７６号公報（図１４）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように加圧部材に複数の圧縮コイルばね（その伸びようとする力）を用いた場合、各圧縮コイルばねそれぞれのバランスをとることが困難（各圧縮コイルばねにてロータをまっすぐ接触部側に付勢することが困難）である。よって、効率（トルク）が低下してしまうといった虞があり、ひいては正常な動作が保証できなくなる虞がある。
【０００５】
又、上記のように加圧部材にネジ機構（ボルトとナット等）の締付け力を用いた場合、そのネジの締付けトルク管理が困難（微妙）である（例えば、作業者の熟練を要する）という問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、容易に組み付けることができ、ロータを接触部に略均等に押圧接触させることができる複自由度駆動装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、接触部を有し、その接触部に複数種類の振動を発生するステータと、略球面状の接触球面部を有しその接触球面部が前記接触部に押圧接触された状態で、前記ステータにて発生される振動の種類にそれぞれ基づいて複数の軸中心に回動するロータと、前記ステータに対して固定され前記接触球面部を前記接触部に押圧接触させるための加圧部材とを備えた複自由度駆動装置において、前記ロータは、その一部が前記接触球面部とされる略球体形状に形成され、前記加圧部材は、前記接触部に略対向配置される略環状の弾性部を有した皿ばねと、前記弾性部の周方向に複数のボールと該ボールを回転可能に保持するボール保持部とを有し前記ボールが前記ロータに直接当接される転がり軸受とを備え、前記ボール保持部は、前記ロータの最大円周部で分割可能な第 1 及び第２ボール保持部からなり、それぞれが前記ボールを支持し、前記皿ばねは、前記ボール保持部を付勢することで前記接触球面部を前記接触部に押圧接触させる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、接触部を有し、その接触部に複数種類の振動を発生するステータと、略球面状の接触球面部を有しその接触球面部が前記接触部に押圧接触された状態で、前記ステータにて発生される振動の種類にそれぞれ基づいて複数の軸中心に回動するロータと、前記ステータに対して固定され前記接触球面部を前記接触部に押圧接触させるための加圧部材とを備えた複自由度駆動装置において、前記加圧部材は、前記接触部に略対向配置される略環状の弾性部を有した皿ばねを備え、該弾性部の弾性により前記接触球面部を前記接触部に押圧接触させるよう構成されており、前記ステータ側に配置され前記ステータに固定される第１ハウジングと、前記ロータ側に配置され前記ロータを略覆うように前記第１ハウジングに組み付けられ前記第１ハウジングと共に前記ステータ、前記ロータ、及び前記加圧部材を略収容する第２ハウジングとを備え、前記第２ハウジングには皿ばね支持部が設けられ、前記皿ばねは、前記第２ハウジングが前記第１ハウジングに組み付けられることで、前記接触部の反対側への移動が規制されるように前記皿ばね支持部に支持されるとともに前記接触球面部を前記接触部に押圧接触させる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の複自由度駆動装置において、前記皿ばねは、略筒状でその一端が前記皿ばね支持部に支持される円筒部と、その円筒部の他端から径方向内側に延びる円盤部と、その円盤部の内縁から一端側斜め径方向内側に延びる前記弾性部とからなる。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の複自由度駆動装置において、前記加圧部材は、前記弾性部の周方向に複数のボールと該ボールを回転可能に保持するボール保持部とを有し前記ボールが前記ロータに直接当接される転がり軸受を備え、前記皿ばねは、前記ボール保持部を付勢することで前記接触球面部を前記接触部に押圧接触させる。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項１又は４に記載の複自由度駆動装置において、前記ボール保持部と前記皿ばねとは、前記ロータの回動中心と同じ中心で複数の軸中心に所定範囲で回動可能に当接された。
【００１３】
（作用）
各請求項に記載の発明によれば、加圧部材は、ステータの接触部に略対向配置され略環状の弾性部を有した皿ばねを備える。そして、環状の弾性部の弾性により接触球面部が接触部に押圧接触されるため、例えば、従来技術のような微妙な組み付け作業を必要とせず、接触球面部を接触部に略均等に（バランス良く）押圧接触させることができる。
【００１４】
請求項１及び４に記載の発明によれば、ロータは転がり軸受のボールと当接されて押圧されるため、ロータと加圧部材との抵抗が小さくなる。
【００１５】
請求項１に記載の発明によれば、ロータは、その一部が接触球面部とされる略球体形状に形成され、ボール保持部は、ロータの最大円周部で分割可能な第1及び第２ボール保持部からなる。そして第1及び第２ボール保持部にはそれぞれボールが支持されるため、ロータが回転可能に確実に支持される。例えば、ロータの一部に設けられた出力軸に大きな負荷がかかっても、ロータの接触球面部がステータの接触部から外れて（ずれて）しまうことが防止される。
【００１６】
請求項２に記載の発明によれば、皿ばねは、前記第２ハウジングが前記第１ハウジングに組み付けられることで接触部の反対側への移動が規制されるように皿ばね支持部に支持されるとともに接触球面部を接触部に押圧接触させるため、煩雑な作業を要せず容易に組み付けることができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば、皿ばねは、略筒状でその一端が皿ばね支持部に支持される円筒部と、円筒部の他端から径方向内側に延びる円盤部と、円盤部の内縁から一端側斜め径方向内側に延びる前記弾性部とからなるため、単純な形状で軸方向の小型化を図りながら、所望の荷重を得ることができる。
請求項５に記載の発明によれば、前記ボール保持部と前記皿ばねとは、前記ロータの回動中心と同じ中心で複数の軸中心に所定範囲で回動可能に当接される。よって、前記ボールと前記ロータとの相対回動が不能となった地点から更にボール保持部と皿ばねとが相対回動することで、ロータの回動範囲が所定範囲広くなる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施の形態を図１〜図３に従って説明する。本実施の形態の複自由度駆動装置１は、図示しない車両室内においてフロントウインド上方に配設され、バックミラー２（図３参照）の角度を調整するためのものである。
【００１９】
図１に示すように、複自由度駆動装置１は、第１及び第２ハウジング３，４と、ステータ５と、ロータ６と、加圧部材７とを備えている。第１ハウジング３は、略円筒形状に形成され、その一端側（図１中、上端側）には径方向外側に延びる第１固定部３ａが形成されている。又、第１ハウジング３の他端側（図１中、下端側）には、径方向に貫通するネジ孔３ｂが形成され、前記第１固定部３ａには軸方向に貫通する雌ねじ３ｃが形成されている。第２ハウジング４は、略円筒形状に形成され、その一端側（図１中、上端側）には径方向内側に延びるカバー部４ａが形成され、その他端側（図１中、下端側）には径方向外側に延びる第２固定部４ｂが形成されている。又、第２ハウジング４の第２固定部４ｂには、第１ハウジング３の雌ねじ３ｃと対応して軸方向に貫通するネジ孔４ｃが形成されている。更に、第２ハウジング４の内周面における軸方向中間部には、内径が小さくされて段差が形成されることで、皿ばね支持部４ｄが形成されている。そして、第１及び第２ハウジング３，４は、ネジ孔４ｃを貫通して雌ねじ３ｃに螺合されるネジＮ１により固定されている。又、第１ハウジング３の他端側（図１中、下側）には、ステータ５が固定されている。
【００２０】
詳述すると、ステータ５は、上段、中段及び下段ブロック８〜１０と、第１〜第３圧電素子１１〜１３と、ボルト部材１４とを備えている。
上段、中段及び下段ブロック８〜１０は、導電性金属よりなり、本実施形態ではアルミ合金にて形成されている。上段、中段及び下段ブロック８〜１０は略円柱体であって、その中心軸部には軸方向に貫通する貫通孔が形成されている。又、上段ブロック８の上部外周縁には円筒状に延びる突出部８ａが立設されている。そして、上段ブロック８における突出部８ａ（ステータ５）の一端部（上端部）には、上方に設けられる球面と環状の面で接触するように設定された曲面状の接触部８ｂが形成されている。又、上段ブロック８の貫通孔には雌ねじが形成されている。又、下段ブロック１０は、直径が前記第１ハウジング３の内径と同じに設定され、その外縁部には前記ネジ孔３ｂと対応して径方向内側に延びる雌ねじ１０ａが形成されている。
【００２１】
第１〜第３圧電素子１１〜１３は、図２に示すように、それぞれ円盤状に形成された２枚の圧電素子１１ａ，１１ｂ〜１３ａ，１３ｂが組み合わされてなり、その中心軸部には貫通孔が形成されている。
【００２２】
第１圧電素子１１を構成する一方の圧電素子１１ａの分極方向は、平面に対して垂直（厚み方向）で、かつ図２に破線で示すように、その平面の半分ずつで逆とされている。又、第１圧電素子１１を構成する他方の圧電素子１１ｂの分極方向は、一方の圧電素子１１ａの逆、即ち、前記合わせ面（組み合わせる面）に設けられる図示しない電極を中心として一方の圧電素子１１ａと対称とされている。
【００２３】
第２圧電素子１２を構成する一方の圧電素子１２ａの分極方向は、平面に対して垂直（厚み方向）で、かつ図２に破線で示すように、その平面の半分ずつで逆とされている。又、第２圧電素子１２を構成する他方の圧電素子１２ｂの分極方向は、一方の圧電素子１２ａの逆、即ち、前記合わせ面に設けられる図示しない電極を中心として一方の圧電素子１２ａと対称とされている。
【００２４】
第３圧電素子１３を構成する一方の圧電素子１３ａの分極方向は、平面に対して垂直な一方向とされている。又、第３圧電素子１３を構成する他方の圧電素子１３ｂの分極方向は、一方の圧電素子１３ａの逆、即ち、前記合わせ面に設けられる図示しない電極を中心として一方の圧電素子１３ａと対称とされている。尚、第１〜第３圧電素子１１〜１３の上面、及び下面には、図示しない電極がそれぞれ配設されている。
【００２５】
そして、図１に示すように、下段ブロック１０、第３圧電素子１３、中段ブロック９、第２圧電素子１２、第１圧電素子１１、上段ブロック８は、この順で積層され、下段ブロック１０から各貫通孔に挿通されるボルト部材１４が上段ブロック８に螺合されることにより締結されている。そして、このステータ５は、第１ハウジング３のネジ孔３ｂを貫通して下段ブロック１０の雌ねじ１０ａに螺合されるネジＮ２により、第１及び第２ハウジング３，４内部に収容されるように固定されている。
【００２６】
ここで、第１圧電素子１１と、第２圧電素子１２とは、図２に破線で示す分極の境界線が、９０°ずれるように（即ちお互い直角に分極されるように）配置されて締結される。即ち、第１圧電素子１１の分極変化方向（分極の境界線直交方向）と第２圧電素子１２の分極変化方向（分極の境界線直交方向）とが軸方向から見て互いに直角とされている。
【００２７】
前記ステータ５の接触部８ｂには、加圧部材７によりロータ６が押圧接触される。詳述すると、ロータ６は、ステンレス鋼等の剛体よりなる。ロータ６は、略球体形状に形成され、その一部（図１中、下側）に前記接触部８ｂと環状の面で接触する接触球面部６ａがあり、また同一径で後述するボール２３と接触する押圧球面部６ｂがあり、さらに接触球面部６ａの反対側に出力軸６ｃが突設されている。そして、ロータ６は、前記第２ハウジング４に支持された加圧部材７に直接当接されて押圧（付勢）されることで接触球面部６ａが前記接触部８ｂに押圧接触される。尚、このとき、出力軸６ｃは、第２ハウジング４のカバー部４ａの中央孔から外部に突出する。そして、この出力軸６ｃの先端には、図３に示すようにバックミラー２が固定されることになる。
【００２８】
本実施の形態の加圧部材７は、転がり軸受２１と皿ばね２２とからなる。転がり軸受２１は、複数のボール２３とボール２３を回転可能に保持するボール保持部２４とを有する。ボール保持部２４は、前記出力軸６ｃを避けて前記ロータ６（押圧球面部６ｂ）と対向する環状に形成され、そのロータ６との対向面側にボール２３を周方向に複数（本実施の形態では６個であって、図１中、２つのみ図示する）保持している。又、ボール保持部２４においてロータ６との非対向面側は、曲面（ロータ６と中心（円の中心）が同じ球形状の一部分形状）とされている。皿ばね２２は、略筒状でその一端（図１中、上端）が前記皿ばね支持部４ｄに支持される円筒部２２ａと、その円筒部２２ａの他端から径方向内側に延びる円盤部２２ｂと、その円盤部２２ｂの内縁から前記一端側斜め径方向内側に延びる環状の弾性部２２ｃとからなる。この弾性部２２ｃは、弾性を有し、前記接触部８ｂに対向配置されるとともに、前記ボール保持部２４におけるロータ６との非対向面と対応した湾曲形状に形成されている。尚、この弾性部２２ｃは、皿ばね２２が配置された状態でボール保持部２４におけるロータ６との非対向面と当接されて撓められた状態とされている。そして、弾性部２２ｃの弾性によりボール保持部２４におけるロータ６の非対向面が付勢され、ボール２３にてロータ６（押圧球面部６ｂ）が付勢され、接触球面部６ａが接触部８ｂに押圧接触される。即ち、皿ばね２２は、第２ハウジング４が第１ハウジング３に組み付けられることで、接触部８ｂの反対側（図１中、上側）への移動が規制されるように皿ばね支持部４ｄに当接支持されるとともに接触球面部６ａを接触部８ｂに押圧接触させる。尚、この状態で、弾性部２２ｃ（皿ばね２２）とボール保持部２４とは、ロータ６（接触球面部６ａ）の回動中心と同じ中心で複数の軸中心に所定範囲で回動可能に当接（押圧接触支持）されている。
【００２９】
上記のように構成された複自由度駆動装置１の第１〜第３圧電素子１１〜１３（それらの電極）には、図示しない制御装置から高周波電圧が供給される。この制御装置は、例えば、車両室内に設けられるバックミラー操作スイッチの操作等に基づいて第１〜第３圧電素子１１〜１３の内の２つに高周波電圧を供給する。
【００３０】
尚、制御装置は、第１圧電素子１１の上面の電極と合わせ面の電極間、第１圧電素子１１の下面の電極と合わせ面の電極間に同じ高周波電圧を供給する。すると、第１圧電素子１１に合わせ面の電極を共通として上下に対称な高周波電圧が供給されることと一方の圧電素子１１ａと他方の圧電素子１１ｂの分極方向が合わせ面を中心として対称とされていることから、第１圧電素子１１で大きな（圧電素子１１ａ，１１ｂの振動を足算した）振動が発生される。この振動は、圧電素子１１ａ，１１ｂの分極方向がそれぞれ平面の半分ずつで逆であることから、その分割した一方（図２中、Ｘ軸方向の一方）が厚み方向に伸びるときには他方（Ｘ軸方向の他方）が厚み方向に縮み、逆に一方が縮むときには他方が伸びる振動となり、全体としてＸ軸方向の曲げ振動となる。
【００３１】
又、制御回路は、第２圧電素子１２の上面の電極と合わせ面の電極間、第２圧電素子１２の下面の電極と合わせ面の電極間に同じ高周波電圧を供給する。すると、第２圧電素子１２に合わせ面の電極を共通として上下に対称な高周波電圧が供給されることと一方の圧電素子１２ａと他方の圧電素子１２ｂの分極方向が合わせ面を中心として対称とされていることから、第２圧電素子１２で大きな（圧電素子１２ａ，１２ｂの振動を足算した）振動が発生される。この振動は、圧電素子１２ａ，１２ｂの分極方向がそれぞれ平面の半分ずつで逆であることから、その分割した一方（図２中、Ｙ軸方向の一方）が厚み方向に伸びるときには他方（Ｙ軸方向の他方）が厚み方向に縮み、逆に一方が縮むときには他方が伸びる振動となり、全体としてＹ軸方向の曲げ振動となる。
【００３２】
さらに、制御回路は、第３圧電素子１３の上面の電極と合わせ面の電極間、第３圧電素子１３の下面の電極と合わせ面の電極間に同じ高周波電圧を供給する。すると、第３圧電素子１３に合わせ面の電極を共通として上下に対称な高周波電圧が供給されることと一方の圧電素子１３ａと他方の圧電素子１３ｂの分極方向が合わせ面を中心として対称とされていることから、第３圧電素子１３で大きな（圧電素子１３ａ，１３ｂの振動を足算した）振動が発生される。この振動は、圧電素子１３ａ，１３ｂの分極方向がそれぞれ平面全体で一方向であることから、上面から下面までが一様に伸び縮みする縦振動となる。
【００３３】
よって、制御装置から高周波電圧が供給される第１〜第３圧電素子１１〜１３の組み合わせにより接触部８ｂにバックミラー操作スイッチの操作等に基づいた振動が発生し、ロータ６が所望の回動を行い、出力軸６ｃとともにバックミラー２が傾動される。
【００３４】
次に、上記実施の形態の特徴的な作用効果を以下に記載する。
（１）加圧部材７は、ステータ５の接触部８ｂに略対向配置される環状の弾性部２２ｃを有した皿ばね２２を備える。そして、環状の弾性部２２ｃの弾性によりロータ６の接触球面部６ａが接触部８ｂに押圧接触されるため、例えば、加圧部材にネジ機構の締付け力を用いた従来技術のように微妙な組み付け作業（締付けトルク管理）を必要としない。しかも、例えば、複数の圧縮コイルばねを用いた従来技術に比べて、接触球面部６ａを接触部８ｂに略均等に（バランス良く）押圧接触させることができる。これにより、効率（トルク）や正常な動作を保証することができる。
【００３５】
（２）加圧部材７は転がり軸受２１を備え、ロータ６は転がり軸受２１のボール２３と当接されて押圧されるため、ロータ６と加圧部材７との抵抗（回動時の摩擦抵抗）が小さくなる。よって、効率（トルク）を更に向上させることができる。
【００３６】
（３）ボール保持部２４と皿ばね２２とは、ロータ６の回動中心と同じ中心で複数の軸中心に所定範囲で回動（摺動）可能に当接される。よって、ボール保持部２４とロータ６（出力軸６ｃ）との相対回動が干渉により不能となった地点から更にボール保持部２４と皿ばね２２とが相対回動することで、ロータ６の回動範囲が所定範囲広くなる。
【００３７】
（４）皿ばね２２は、第２ハウジング４が第１ハウジング３に組み付けられることで接触部８ｂの反対側（図1中、上側）への移動が規制されるように皿ばね支持部４ｄに支持されるとともに接触球面部６ａを接触部８ｂに押圧接触させる。よって、煩雑な（例えば、撓ませながら組み付けるといった）作業を要せず容易に組み付けることができる。
【００３８】
（５）皿ばね２２は、略筒状でその一端（図１中、上端）が皿ばね支持部４ｄに支持される円筒部２２ａと、その円筒部２２ａの他端から径方向内側に延びる円盤部２２ｂと、その円盤部２２ｂの内縁から一端側斜め径方向内側に延びる環状の弾性部２２ｃとからなる。このようにすると、円筒部２２ａは、弾性部２２ｃと軸方向に重なる範囲に配置されることと薄肉ながら全体の剛性を高めることなどから、単純な形状で軸方向の小型化を図りながら、所望の荷重を得ることができる。
【００３９】
（６）ステータ５は、積層されて締結された第1及び第２圧電素子１１，１２を備え、第１及び第２圧電素子１１，１２の分極変化方向が互いに直角とされて、それぞれが独立して駆動されることで接触部８ｂに複数種類の振動を発生する。このようにすると、ロータ６を複数の軸中心に回動させるべく接触部８ｂに容易に複数種類の振動を発生させることができる。
【００４０】
上記実施の形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施の形態では、上段ブロック８（ステータ５）の上部外周縁に突出部８ａを立設しその突出部８ａに接触部８ｂを形成することで、変位（振幅）の大きいステータ５の振動を利用するようにしたが、図４に示すように、上段ブロック３１の貫通孔に隣接して接触部３１ａを形成するようにしてもよい。詳しくは、この上段ブロック３１は、上記実施の形態の上段ブロック８に比べ突出部８ａが形成されず、貫通孔と連続して、上方に設けられる球面（接触球面部６ａ）と環状の面で接触するように設定された曲面状の接触部３１ａが形成されている。このようにしても、上記実施の形態の効果と同様の効果を得ることができる。しかも、上記実施の形態に比べてステータ５（上段ブロック３１）の形状を単純にすることができる。
【００４１】
・上記実施の形態の加圧部材７は、接触部８ｂに略対向配置され略環状の弾性部を有した皿ばねを備え、該弾性部の弾性により接触球面部６ａを接触部８ｂに押圧接触させることができれば、他の構成に変更してもよい。
【００４２】
例えば、図５に示すように変更してもよい。図５に示すように、加圧部材４１は、転がり軸受４２と皿ばね４３とからなる。転がり軸受４２は、複数のボール４４とボール４４を回転可能に保持するボール保持部４５とを有する。ボール保持部４５は、ロータ６の最大円周部（直径の部分）で分割可能な第1及び第２ボール保持部４６，４７がネジＮ３にて固定されてなる。尚、この例では、ボール保持部４５には、前記ステータ５の軸方向に３段、１段につき周方向に６個（図５中、２個のみ図示する）のボール４４が保持されている（即ち１８個保持されている）。又、この例では、第１ボール保持部４６に支持される上方から１段目と２段目のボール４４がロータ６を接触部８ｂ側に付勢可能とされている（ロータ６の上半分より上方に配置されている）。又、この例では、各ボール４４の各間隔が保持部材４８にて保持されている。又、ボール保持部４５は、ステータ５に対して固定されたハウジング４９に対して前記軸方向（接触球面部６ａと接触部８ｂの接触方向）の直交方向に移動不能、且つ前記軸方向に移動可能に当接支持されている。そして、転がり軸受４２は、そのボール保持部４５（第１ボール保持部４６）が、ハウジング４９のカバー部４９ａに上方への移動が規制されるように支持された皿ばね４３にて下方に付勢され、上方から１段目と２段目のボール４４にてロータ６が付勢され、接触球面部６ａが接触部８ｂに押圧接触される。尚、この例では、皿ばね４３全体が環状の弾性部を構成している。
【００４３】
このようにすると、ロータ６の最大円周部で分割可能な第1及び第２ボール保持部４６，４７にそれぞれボール４４が支持されるため、ロータ６が最大円周部を挟んで（包まれるように）回転可能に確実に支持される。例えば、ロータ６に設けられた出力軸６ｃに大きな負荷がかかっても、ロータ６の接触球面部６ａがステータ５の接触部８ｂから外れて（ずれて）しまうことが防止される。又、ボール保持部４５は、ハウジング４９に対して前記軸方向の直交方向に移動不能に当接支持されるため、例えば、出力軸６ｃに大きな負荷がかかっても、ロータ６の接触球面部６ａがステータ５の接触部８ｂから外れて（ずれて）しまうことが更に防止される。
【００４４】
又、ボール保持部４５には、ロータ６を接触部８ｂ側に付勢可能なボール４４が前記軸方向に複数（２段）支持されるため、ロータ６を接触部８ｂ側に付勢するボール４４の個数が多くなる（この例では１２個となる）。よって、各ボール４４及びロータ６の各ボール４４が当接する部分の各面圧が小さくなる。これにより、耐久性が向上される。言い換えると、所定の耐久性を維持しながら、ボール４４やロータ６自身の耐摩耗性を低く設定することができる。
【００４５】
・上記実施の形態では、加圧部材７は、転がり軸受２１と皿ばね２２とからなるとしたが、図６に示すように、ステータ５（第１及び第２ハウジング５１，５２）に対して固定（支持）され、ロータ６と摺動可能に直接当接され接触部３１ａ側に付勢する皿ばね５３としてもよい。皿ばね５３は、略筒状でその一端（図６中、上端）が第２ハウジング５２に当接支持される円筒部５３ａと、その円筒部５３ａの他端から径方向内側に延びる円盤部５３ｂと、その円盤部５３ｂの内縁から前記一端側斜め径方向内側に延びロータ６と摺動可能に直接当接される環状の弾性部５３ｃとからなる。尚、この例では、第１ハウジング５１の開口部に皿ばね５３を収容するための皿ばね収容部５１ａが形成されている。そして、皿ばね収容部５１ａに皿ばね５３が略収容された状態で第１ハウジング５１に第２ハウジング５２が組み付けられることで、皿ばね５３は接触部３１ａの反対側（図６中、上側）への移動が規制されるように第２ハウジング５２に支持されるとともに接触球面部６ａを接触部３１ａに押圧接触させる。このようにすると、上記実施の形態に比べて、部品点数が少なく簡単な構成とすることができる。
【００４６】
又、上記第１及び第２ハウジング５１，５２（図６参照）は、図７に示すような第１及び第２ハウジング６１，６２に変更してもよい。この例では、第２ハウジング６２に皿ばね５３を収容し接触部３１ａの反対側（図７中、上側）への移動を規制するように当接する皿ばね収容部６２ａが形成されている。そして、皿ばね収容部６２ａに（図７中、下方から）皿ばね５３が略収容された状態で第１ハウジング６１に第２ハウジング６２が組み付けられることで、皿ばね５３は第２ハウジング５２に支持されるとともに接触球面部６ａを接触部３１ａに押圧接触させる。このようにしても、上記実施の形態に比べて、部品点数が少なく簡単な構成とすることができる。尚、これらの例（図６及び図７参照）では、ステータ５の上段ブロック３１を上記別例（図４参照）のものとしたが、勿論、上記実施の形態（図１参照）の上段ブロック８に変更してもよい。
【００４７】
・上記実施の形態では、ボール保持部２４と皿ばね２２とは、ロータ６の回動中心と同じ中心で複数の軸中心に所定範囲で回動可能に当接されるとしたが、ボール保持部と皿ばねとを回動不能に固定してもよい。このようにしても、上記実施の形態の効果（１）、（２）、（４）〜（６）と同様の効果を得ることができる。又、このようにすると、加圧部材（ボール）は、ロータ６の回動角度に関わらず、ステータ５に対して不変の所定位置でロータ６と当接する。よって、接触球面部６ａが接触部８ｂに常に一定の押圧力で押圧接触される。これにより、ロータ６が常に安定して回動する。
【００４８】
・上記実施の形態のステータ５は、ロータ６（接触球面部６ａ）が接触される接触部を有し、その接触部にロータ６を複数の軸中心に回動させるべく複数種類の振動を発生することができれば、他の構成に変更してもよい。
【００４９】
・上記実施の形態では、複自由度駆動装置１をバックミラー２の角度を調整するためものとしたが、他の用途に用いられるものとしてもよい。
上記各実施の形態及び別例から把握できる技術的思想について、以下にその効果とともに記載する。
【００５０】
（イ）前記ボール保持部には、前記ロータを前記接触部側に付勢可能な前記ボールが前記弾性部の軸方向に複数支持されたことを特徴とする。このようにすると、ロータを接触部側に付勢するボールの個数が多くなる。よって、各ボール及びロータの各ボールが当接する部分の各面圧が小さくなる。これにより、耐久性が向上される。言い換えると、所定の耐久性を維持しながら、ボールやロータ自身の耐摩耗性を低く設定することができる。
【００５１】
（ロ）前記ボール保持部は、前記ステータに対して固定されるハウジングに対して前記接触球面部と前記接触部の接触方向の直交方向に移動不能に当接支持されることを特徴とする。このようにすると、例えば、ロータの一部に設けられた出力軸に大きな負荷がかかっても、ロータの接触球面部がステータの接触部から外れて（ずれて）しまうことが更に防止される。
【００５２】
（ハ）前記ステータは、積層されて締結された第1及び第２圧電素子を備え、前記第１及び第２圧電素子の分極変化方向が互いに直角とされて、それぞれが独立して駆動されることで前記接触部に複数種類の振動を発生することを特徴とする。このようにすると、ロータを複数の軸中心に回動させるべく接触部に容易に複数種類の振動を発生させることができる。
【００５３】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、容易に組み付けることができ、ロータを接触部に略均等に押圧接触させることができる複自由度駆動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態の複自由度駆動装置の模式図。
【図２】本実施の形態の第１〜第３圧電素子を説明するための説明図。
【図３】複自由度駆動装置とバックミラーの取付状態を示す模式図。
【図４】別例の複自由度駆動装置の模式図。
【図５】別例の複自由度駆動装置の模式図。
【図６】別例の複自由度駆動装置の模式図。
【図７】別例の複自由度駆動装置の模式図。
【符号の説明】
３，５１，６１…第１ハウジング、４，５２，６２…第２ハウジング、４ａ…皿ばね支持部、５…ステータ、６…ロータ、６ａ…接触球面部、７，４１…加圧部材、８ｂ，３１ａ…接触部、２１，４２…加圧部材の一部を構成する転がり軸受、２２，４３…加圧部材の一部を構成する皿ばね、２２ａ，５３ａ…円筒部、２２ｂ，５３ｂ…円盤部、２２ｃ，５３ｃ…弾性部、２３，４４…ボール、２４，４５…ボール保持部、４６，４７…第１及び第２ボール保持部、５３…加圧部材としての皿ばね。
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロータを複数の軸中心に回動駆動させる複自由度駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ロータを複数の軸中心に回動駆動させる超音波モータを使った複自由度駆動装置が提案されている。この複自由度駆動装置のステータには、ロータとの接触部に複数種類の振動を発生可能となるように圧電素子が設けられている。ロータは、加圧部材により前記接触部に対して複数の軸中心に回動可能に押圧接触される。上記加圧部材としては、複数の圧縮コイルばね（その伸びようとする力）を用いたものがある（特許文献１参照）。又、他の加圧部材としては、ネジ機構（ボルトとナット等）の締付け力を用いたものがある（特許文献２参照）。このように構成された複自由度駆動装置では、ロータがステータにて発生される振動の種類にそれぞれ基づいて複数の軸中心に回動する。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−２１９９８０号公報（図５〜図８）
【特許文献２】
特開平１２−１９７３７６号公報（図１４）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように加圧部材に複数の圧縮コイルばね（その伸びようとする力）を用いた場合、各圧縮コイルばねそれぞれのバランスをとることが困難（各圧縮コイルばねにてロータをまっすぐ接触部側に付勢することが困難）である。よって、効率（トルク）が低下してしまうといった虞があり、ひいては正常な動作が保証できなくなる虞がある。
【０００５】
又、上記のように加圧部材にネジ機構（ボルトとナット等）の締付け力を用いた場合、そのネジの締付けトルク管理が困難（微妙）である（例えば、作業者の熟練を要する）という問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、容易に組み付けることができ、ロータを接触部に略均等に押圧接触させることができる複自由度駆動装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、接触部を有し、その接触部に複数種類の振動を発生するステータと、略球面状の接触球面部を有しその接触球面部が前記接触部に押圧接触された状態で、前記ステータにて発生される振動の種類にそれぞれ基づいて複数の軸中心に回動するロータと、前記ステータに対して固定され前記接触球面部を前記接触部に押圧接触させるための加圧部材とを備えた複自由度駆動装置において、前記ロータは、その一部が前記接触球面部とされる略球体形状に形成され、前記加圧部材は、前記接触部に略対向配置される略環状の弾性部を有した皿ばねと、前記弾性部の周方向に複数のボールと該ボールを回転可能に保持するボール保持部とを有し前記ボールが前記ロータに直接当接される転がり軸受とを備え、前記ボール保持部は、前記ロータの最大円周部で分割可能な第 1 及び第２ボール保持部からなり、それぞれが前記ボールを支持し、前記皿ばねは、前記ボール保持部を付勢することで前記接触球面部を前記接触部に押圧接触させる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、接触部を有し、その接触部に複数種類の振動を発生するステータと、略球面状の接触球面部を有しその接触球面部が前記接触部に押圧接触された状態で、前記ステータにて発生される振動の種類にそれぞれ基づいて複数の軸中心に回動するロータと、前記ステータに対して固定され前記接触球面部を前記接触部に押圧接触させるための加圧部材とを備えた複自由度駆動装置において、前記加圧部材は、前記接触部に略対向配置される略環状の弾性部を有した皿ばねを備え、該弾性部の弾性により前記接触球面部を前記接触部に押圧接触させるよう構成されており、前記ステータ側に配置され前記ステータに固定される第１ハウジングと、前記ロータ側に配置され前記ロータを略覆うように前記第１ハウジングに組み付けられ前記第１ハウジングと共に前記ステータ、前記ロータ、及び前記加圧部材を略収容する第２ハウジングとを備え、前記第２ハウジングには皿ばね支持部が設けられ、前記皿ばねは、前記第２ハウジングが前記第１ハウジングに組み付けられることで、前記接触部の反対側への移動が規制されるように前記皿ばね支持部に支持されるとともに前記接触球面部を前記接触部に押圧接触させる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の複自由度駆動装置において、前記皿ばねは、略筒状でその一端が前記皿ばね支持部に支持される円筒部と、その円筒部の他端から径方向内側に延びる円盤部と、その円盤部の内縁から一端側斜め径方向内側に延びる前記弾性部とからなる。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の複自由度駆動装置において、前記加圧部材は、前記弾性部の周方向に複数のボールと該ボールを回転可能に保持するボール保持部とを有し前記ボールが前記ロータに直接当接される転がり軸受を備え、前記皿ばねは、前記ボール保持部を付勢することで前記接触球面部を前記接触部に押圧接触させる。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項１又は４に記載の複自由度駆動装置において、前記ボール保持部と前記皿ばねとは、前記ロータの回動中心と同じ中心で複数の軸中心に所定範囲で回動可能に当接された。
【００１３】
（作用）
各請求項に記載の発明によれば、加圧部材は、ステータの接触部に略対向配置され略環状の弾性部を有した皿ばねを備える。そして、環状の弾性部の弾性により接触球面部が接触部に押圧接触されるため、例えば、従来技術のような微妙な組み付け作業を必要とせず、接触球面部を接触部に略均等に（バランス良く）押圧接触させることができる。
【００１４】
請求項１及び４に記載の発明によれば、ロータは転がり軸受のボールと当接されて押圧されるため、ロータと加圧部材との抵抗が小さくなる。
【００１５】
請求項１に記載の発明によれば、ロータは、その一部が接触球面部とされる略球体形状に形成され、ボール保持部は、ロータの最大円周部で分割可能な第1及び第２ボール保持部からなる。そして第1及び第２ボール保持部にはそれぞれボールが支持されるため、ロータが回転可能に確実に支持される。例えば、ロータの一部に設けられた出力軸に大きな負荷がかかっても、ロータの接触球面部がステータの接触部から外れて（ずれて）しまうことが防止される。
【００１６】
請求項２に記載の発明によれば、皿ばねは、前記第２ハウジングが前記第１ハウジングに組み付けられることで接触部の反対側への移動が規制されるように皿ばね支持部に支持されるとともに接触球面部を接触部に押圧接触させるため、煩雑な作業を要せず容易に組み付けることができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば、皿ばねは、略筒状でその一端が皿ばね支持部に支持される円筒部と、円筒部の他端から径方向内側に延びる円盤部と、円盤部の内縁から一端側斜め径方向内側に延びる前記弾性部とからなるため、単純な形状で軸方向の小型化を図りながら、所望の荷重を得ることができる。
請求項５に記載の発明によれば、前記ボール保持部と前記皿ばねとは、前記ロータの回動中心と同じ中心で複数の軸中心に所定範囲で回動可能に当接される。よって、前記ボールと前記ロータとの相対回動が不能となった地点から更にボール保持部と皿ばねとが相対回動することで、ロータの回動範囲が所定範囲広くなる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施の形態を図１〜図３に従って説明する。本実施の形態の複自由度駆動装置１は、図示しない車両室内においてフロントウインド上方に配設され、バックミラー２（図３参照）の角度を調整するためのものである。
【００１９】
図１に示すように、複自由度駆動装置１は、第１及び第２ハウジング３，４と、ステータ５と、ロータ６と、加圧部材７とを備えている。第１ハウジング３は、略円筒形状に形成され、その一端側（図１中、上端側）には径方向外側に延びる第１固定部３ａが形成されている。又、第１ハウジング３の他端側（図１中、下端側）には、径方向に貫通するネジ孔３ｂが形成され、前記第１固定部３ａには軸方向に貫通する雌ねじ３ｃが形成されている。第２ハウジング４は、略円筒形状に形成され、その一端側（図１中、上端側）には径方向内側に延びるカバー部４ａが形成され、その他端側（図１中、下端側）には径方向外側に延びる第２固定部４ｂが形成されている。又、第２ハウジング４の第２固定部４ｂには、第１ハウジング３の雌ねじ３ｃと対応して軸方向に貫通するネジ孔４ｃが形成されている。更に、第２ハウジング４の内周面における軸方向中間部には、内径が小さくされて段差が形成されることで、皿ばね支持部４ｄが形成されている。そして、第１及び第２ハウジング３，４は、ネジ孔４ｃを貫通して雌ねじ３ｃに螺合されるネジＮ１により固定されている。又、第１ハウジング３の他端側（図１中、下側）には、ステータ５が固定されている。
【００２０】
詳述すると、ステータ５は、上段、中段及び下段ブロック８〜１０と、第１〜第３圧電素子１１〜１３と、ボルト部材１４とを備えている。
上段、中段及び下段ブロック８〜１０は、導電性金属よりなり、本実施形態ではアルミ合金にて形成されている。上段、中段及び下段ブロック８〜１０は略円柱体であって、その中心軸部には軸方向に貫通する貫通孔が形成されている。又、上段ブロック８の上部外周縁には円筒状に延びる突出部８ａが立設されている。そして、上段ブロック８における突出部８ａ（ステータ５）の一端部（上端部）には、上方に設けられる球面と環状の面で接触するように設定された曲面状の接触部８ｂが形成されている。又、上段ブロック８の貫通孔には雌ねじが形成されている。又、下段ブロック１０は、直径が前記第１ハウジング３の内径と同じに設定され、その外縁部には前記ネジ孔３ｂと対応して径方向内側に延びる雌ねじ１０ａが形成されている。
【００２１】
第１〜第３圧電素子１１〜１３は、図２に示すように、それぞれ円盤状に形成された２枚の圧電素子１１ａ，１１ｂ〜１３ａ，１３ｂが組み合わされてなり、その中心軸部には貫通孔が形成されている。
【００２２】
第１圧電素子１１を構成する一方の圧電素子１１ａの分極方向は、平面に対して垂直（厚み方向）で、かつ図２に破線で示すように、その平面の半分ずつで逆とされている。又、第１圧電素子１１を構成する他方の圧電素子１１ｂの分極方向は、一方の圧電素子１１ａの逆、即ち、前記合わせ面（組み合わせる面）に設けられる図示しない電極を中心として一方の圧電素子１１ａと対称とされている。
【００２３】
第２圧電素子１２を構成する一方の圧電素子１２ａの分極方向は、平面に対して垂直（厚み方向）で、かつ図２に破線で示すように、その平面の半分ずつで逆とされている。又、第２圧電素子１２を構成する他方の圧電素子１２ｂの分極方向は、一方の圧電素子１２ａの逆、即ち、前記合わせ面に設けられる図示しない電極を中心として一方の圧電素子１２ａと対称とされている。
【００２４】
第３圧電素子１３を構成する一方の圧電素子１３ａの分極方向は、平面に対して垂直な一方向とされている。又、第３圧電素子１３を構成する他方の圧電素子１３ｂの分極方向は、一方の圧電素子１３ａの逆、即ち、前記合わせ面に設けられる図示しない電極を中心として一方の圧電素子１３ａと対称とされている。尚、第１〜第３圧電素子１１〜１３の上面、及び下面には、図示しない電極がそれぞれ配設されている。
【００２５】
そして、図１に示すように、下段ブロック１０、第３圧電素子１３、中段ブロック９、第２圧電素子１２、第１圧電素子１１、上段ブロック８は、この順で積層され、下段ブロック１０から各貫通孔に挿通されるボルト部材１４が上段ブロック８に螺合されることにより締結されている。そして、このステータ５は、第１ハウジング３のネジ孔３ｂを貫通して下段ブロック１０の雌ねじ１０ａに螺合されるネジＮ２により、第１及び第２ハウジング３，４内部に収容されるように固定されている。
【００２６】
ここで、第１圧電素子１１と、第２圧電素子１２とは、図２に破線で示す分極の境界線が、９０°ずれるように（即ちお互い直角に分極されるように）配置されて締結される。即ち、第１圧電素子１１の分極変化方向（分極の境界線直交方向）と第２圧電素子１２の分極変化方向（分極の境界線直交方向）とが軸方向から見て互いに直角とされている。
【００２７】
前記ステータ５の接触部８ｂには、加圧部材７によりロータ６が押圧接触される。詳述すると、ロータ６は、ステンレス鋼等の剛体よりなる。ロータ６は、略球体形状に形成され、その一部（図１中、下側）に前記接触部８ｂと環状の面で接触する接触球面部６ａがあり、また同一径で後述するボール２３と接触する押圧球面部６ｂがあり、さらに接触球面部６ａの反対側に出力軸６ｃが突設されている。そして、ロータ６は、前記第２ハウジング４に支持された加圧部材７に直接当接されて押圧（付勢）されることで接触球面部６ａが前記接触部８ｂに押圧接触される。尚、このとき、出力軸６ｃは、第２ハウジング４のカバー部４ａの中央孔から外部に突出する。そして、この出力軸６ｃの先端には、図３に示すようにバックミラー２が固定されることになる。
【００２８】
本実施の形態の加圧部材７は、転がり軸受２１と皿ばね２２とからなる。転がり軸受２１は、複数のボール２３とボール２３を回転可能に保持するボール保持部２４とを有する。ボール保持部２４は、前記出力軸６ｃを避けて前記ロータ６（押圧球面部６ｂ）と対向する環状に形成され、そのロータ６との対向面側にボール２３を周方向に複数（本実施の形態では６個であって、図１中、２つのみ図示する）保持している。又、ボール保持部２４においてロータ６との非対向面側は、曲面（ロータ６と中心（円の中心）が同じ球形状の一部分形状）とされている。皿ばね２２は、略筒状でその一端（図１中、上端）が前記皿ばね支持部４ｄに支持される円筒部２２ａと、その円筒部２２ａの他端から径方向内側に延びる円盤部２２ｂと、その円盤部２２ｂの内縁から前記一端側斜め径方向内側に延びる環状の弾性部２２ｃとからなる。この弾性部２２ｃは、弾性を有し、前記接触部８ｂに対向配置されるとともに、前記ボール保持部２４におけるロータ６との非対向面と対応した湾曲形状に形成されている。尚、この弾性部２２ｃは、皿ばね２２が配置された状態でボール保持部２４におけるロータ６との非対向面と当接されて撓められた状態とされている。そして、弾性部２２ｃの弾性によりボール保持部２４におけるロータ６の非対向面が付勢され、ボール２３にてロータ６（押圧球面部６ｂ）が付勢され、接触球面部６ａが接触部８ｂに押圧接触される。即ち、皿ばね２２は、第２ハウジング４が第１ハウジング３に組み付けられることで、接触部８ｂの反対側（図１中、上側）への移動が規制されるように皿ばね支持部４ｄに当接支持されるとともに接触球面部６ａを接触部８ｂに押圧接触させる。尚、この状態で、弾性部２２ｃ（皿ばね２２）とボール保持部２４とは、ロータ６（接触球面部６ａ）の回動中心と同じ中心で複数の軸中心に所定範囲で回動可能に当接（押圧接触支持）されている。
【００２９】
上記のように構成された複自由度駆動装置１の第１〜第３圧電素子１１〜１３（それらの電極）には、図示しない制御装置から高周波電圧が供給される。この制御装置は、例えば、車両室内に設けられるバックミラー操作スイッチの操作等に基づいて第１〜第３圧電素子１１〜１３の内の２つに高周波電圧を供給する。
【００３０】
尚、制御装置は、第１圧電素子１１の上面の電極と合わせ面の電極間、第１圧電素子１１の下面の電極と合わせ面の電極間に同じ高周波電圧を供給する。すると、第１圧電素子１１に合わせ面の電極を共通として上下に対称な高周波電圧が供給されることと一方の圧電素子１１ａと他方の圧電素子１１ｂの分極方向が合わせ面を中心として対称とされていることから、第１圧電素子１１で大きな（圧電素子１１ａ，１１ｂの振動を足算した）振動が発生される。この振動は、圧電素子１１ａ，１１ｂの分極方向がそれぞれ平面の半分ずつで逆であることから、その分割した一方（図２中、Ｘ軸方向の一方）が厚み方向に伸びるときには他方（Ｘ軸方向の他方）が厚み方向に縮み、逆に一方が縮むときには他方が伸びる振動となり、全体としてＸ軸方向の曲げ振動となる。
【００３１】
又、制御回路は、第２圧電素子１２の上面の電極と合わせ面の電極間、第２圧電素子１２の下面の電極と合わせ面の電極間に同じ高周波電圧を供給する。すると、第２圧電素子１２に合わせ面の電極を共通として上下に対称な高周波電圧が供給されることと一方の圧電素子１２ａと他方の圧電素子１２ｂの分極方向が合わせ面を中心として対称とされていることから、第２圧電素子１２で大きな（圧電素子１２ａ，１２ｂの振動を足算した）振動が発生される。この振動は、圧電素子１２ａ，１２ｂの分極方向がそれぞれ平面の半分ずつで逆であることから、その分割した一方（図２中、Ｙ軸方向の一方）が厚み方向に伸びるときには他方（Ｙ軸方向の他方）が厚み方向に縮み、逆に一方が縮むときには他方が伸びる振動となり、全体としてＹ軸方向の曲げ振動となる。
【００３２】
さらに、制御回路は、第３圧電素子１３の上面の電極と合わせ面の電極間、第３圧電素子１３の下面の電極と合わせ面の電極間に同じ高周波電圧を供給する。すると、第３圧電素子１３に合わせ面の電極を共通として上下に対称な高周波電圧が供給されることと一方の圧電素子１３ａと他方の圧電素子１３ｂの分極方向が合わせ面を中心として対称とされていることから、第３圧電素子１３で大きな（圧電素子１３ａ，１３ｂの振動を足算した）振動が発生される。この振動は、圧電素子１３ａ，１３ｂの分極方向がそれぞれ平面全体で一方向であることから、上面から下面までが一様に伸び縮みする縦振動となる。
【００３３】
よって、制御装置から高周波電圧が供給される第１〜第３圧電素子１１〜１３の組み合わせにより接触部８ｂにバックミラー操作スイッチの操作等に基づいた振動が発生し、ロータ６が所望の回動を行い、出力軸６ｃとともにバックミラー２が傾動される。
【００３４】
次に、上記実施の形態の特徴的な作用効果を以下に記載する。
（１）加圧部材７は、ステータ５の接触部８ｂに略対向配置される環状の弾性部２２ｃを有した皿ばね２２を備える。そして、環状の弾性部２２ｃの弾性によりロータ６の接触球面部６ａが接触部８ｂに押圧接触されるため、例えば、加圧部材にネジ機構の締付け力を用いた従来技術のように微妙な組み付け作業（締付けトルク管理）を必要としない。しかも、例えば、複数の圧縮コイルばねを用いた従来技術に比べて、接触球面部６ａを接触部８ｂに略均等に（バランス良く）押圧接触させることができる。これにより、効率（トルク）や正常な動作を保証することができる。
【００３５】
（２）加圧部材７は転がり軸受２１を備え、ロータ６は転がり軸受２１のボール２３と当接されて押圧されるため、ロータ６と加圧部材７との抵抗（回動時の摩擦抵抗）が小さくなる。よって、効率（トルク）を更に向上させることができる。
【００３６】
（３）ボール保持部２４と皿ばね２２とは、ロータ６の回動中心と同じ中心で複数の軸中心に所定範囲で回動（摺動）可能に当接される。よって、ボール保持部２４とロータ６（出力軸６ｃ）との相対回動が干渉により不能となった地点から更にボール保持部２４と皿ばね２２とが相対回動することで、ロータ６の回動範囲が所定範囲広くなる。
【００３７】
（４）皿ばね２２は、第２ハウジング４が第１ハウジング３に組み付けられることで接触部８ｂの反対側（図1中、上側）への移動が規制されるように皿ばね支持部４ｄに支持されるとともに接触球面部６ａを接触部８ｂに押圧接触させる。よって、煩雑な（例えば、撓ませながら組み付けるといった）作業を要せず容易に組み付けることができる。
【００３８】
（５）皿ばね２２は、略筒状でその一端（図１中、上端）が皿ばね支持部４ｄに支持される円筒部２２ａと、その円筒部２２ａの他端から径方向内側に延びる円盤部２２ｂと、その円盤部２２ｂの内縁から一端側斜め径方向内側に延びる環状の弾性部２２ｃとからなる。このようにすると、円筒部２２ａは、弾性部２２ｃと軸方向に重なる範囲に配置されることと薄肉ながら全体の剛性を高めることなどから、単純な形状で軸方向の小型化を図りながら、所望の荷重を得ることができる。
【００３９】
（６）ステータ５は、積層されて締結された第1及び第２圧電素子１１，１２を備え、第１及び第２圧電素子１１，１２の分極変化方向が互いに直角とされて、それぞれが独立して駆動されることで接触部８ｂに複数種類の振動を発生する。このようにすると、ロータ６を複数の軸中心に回動させるべく接触部８ｂに容易に複数種類の振動を発生させることができる。
【００４０】
上記実施の形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施の形態では、上段ブロック８（ステータ５）の上部外周縁に突出部８ａを立設しその突出部８ａに接触部８ｂを形成することで、変位（振幅）の大きいステータ５の振動を利用するようにしたが、図４に示すように、上段ブロック３１の貫通孔に隣接して接触部３１ａを形成するようにしてもよい。詳しくは、この上段ブロック３１は、上記実施の形態の上段ブロック８に比べ突出部８ａが形成されず、貫通孔と連続して、上方に設けられる球面（接触球面部６ａ）と環状の面で接触するように設定された曲面状の接触部３１ａが形成されている。このようにしても、上記実施の形態の効果と同様の効果を得ることができる。しかも、上記実施の形態に比べてステータ５（上段ブロック３１）の形状を単純にすることができる。
【００４１】
・上記実施の形態の加圧部材７は、接触部８ｂに略対向配置され略環状の弾性部を有した皿ばねを備え、該弾性部の弾性により接触球面部６ａを接触部８ｂに押圧接触させることができれば、他の構成に変更してもよい。
【００４２】
例えば、図５に示すように変更してもよい。図５に示すように、加圧部材４１は、転がり軸受４２と皿ばね４３とからなる。転がり軸受４２は、複数のボール４４とボール４４を回転可能に保持するボール保持部４５とを有する。ボール保持部４５は、ロータ６の最大円周部（直径の部分）で分割可能な第1及び第２ボール保持部４６，４７がネジＮ３にて固定されてなる。尚、この例では、ボール保持部４５には、前記ステータ５の軸方向に３段、１段につき周方向に６個（図５中、２個のみ図示する）のボール４４が保持されている（即ち１８個保持されている）。又、この例では、第１ボール保持部４６に支持される上方から１段目と２段目のボール４４がロータ６を接触部８ｂ側に付勢可能とされている（ロータ６の上半分より上方に配置されている）。又、この例では、各ボール４４の各間隔が保持部材４８にて保持されている。又、ボール保持部４５は、ステータ５に対して固定されたハウジング４９に対して前記軸方向（接触球面部６ａと接触部８ｂの接触方向）の直交方向に移動不能、且つ前記軸方向に移動可能に当接支持されている。そして、転がり軸受４２は、そのボール保持部４５（第１ボール保持部４６）が、ハウジング４９のカバー部４９ａに上方への移動が規制されるように支持された皿ばね４３にて下方に付勢され、上方から１段目と２段目のボール４４にてロータ６が付勢され、接触球面部６ａが接触部８ｂに押圧接触される。尚、この例では、皿ばね４３全体が環状の弾性部を構成している。
【００４３】
このようにすると、ロータ６の最大円周部で分割可能な第1及び第２ボール保持部４６，４７にそれぞれボール４４が支持されるため、ロータ６が最大円周部を挟んで（包まれるように）回転可能に確実に支持される。例えば、ロータ６に設けられた出力軸６ｃに大きな負荷がかかっても、ロータ６の接触球面部６ａがステータ５の接触部８ｂから外れて（ずれて）しまうことが防止される。又、ボール保持部４５は、ハウジング４９に対して前記軸方向の直交方向に移動不能に当接支持されるため、例えば、出力軸６ｃに大きな負荷がかかっても、ロータ６の接触球面部６ａがステータ５の接触部８ｂから外れて（ずれて）しまうことが更に防止される。
【００４４】
又、ボール保持部４５には、ロータ６を接触部８ｂ側に付勢可能なボール４４が前記軸方向に複数（２段）支持されるため、ロータ６を接触部８ｂ側に付勢するボール４４の個数が多くなる（この例では１２個となる）。よって、各ボール４４及びロータ６の各ボール４４が当接する部分の各面圧が小さくなる。これにより、耐久性が向上される。言い換えると、所定の耐久性を維持しながら、ボール４４やロータ６自身の耐摩耗性を低く設定することができる。
【００４５】
・上記実施の形態では、加圧部材７は、転がり軸受２１と皿ばね２２とからなるとしたが、図６に示すように、ステータ５（第１及び第２ハウジング５１，５２）に対して固定（支持）され、ロータ６と摺動可能に直接当接され接触部３１ａ側に付勢する皿ばね５３としてもよい。皿ばね５３は、略筒状でその一端（図６中、上端）が第２ハウジング５２に当接支持される円筒部５３ａと、その円筒部５３ａの他端から径方向内側に延びる円盤部５３ｂと、その円盤部５３ｂの内縁から前記一端側斜め径方向内側に延びロータ６と摺動可能に直接当接される環状の弾性部５３ｃとからなる。尚、この例では、第１ハウジング５１の開口部に皿ばね５３を収容するための皿ばね収容部５１ａが形成されている。そして、皿ばね収容部５１ａに皿ばね５３が略収容された状態で第１ハウジング５１に第２ハウジング５２が組み付けられることで、皿ばね５３は接触部３１ａの反対側（図６中、上側）への移動が規制されるように第２ハウジング５２に支持されるとともに接触球面部６ａを接触部３１ａに押圧接触させる。このようにすると、上記実施の形態に比べて、部品点数が少なく簡単な構成とすることができる。
【００４６】
又、上記第１及び第２ハウジング５１，５２（図６参照）は、図７に示すような第１及び第２ハウジング６１，６２に変更してもよい。この例では、第２ハウジング６２に皿ばね５３を収容し接触部３１ａの反対側（図７中、上側）への移動を規制するように当接する皿ばね収容部６２ａが形成されている。そして、皿ばね収容部６２ａに（図７中、下方から）皿ばね５３が略収容された状態で第１ハウジング６１に第２ハウジング６２が組み付けられることで、皿ばね５３は第２ハウジング５２に支持されるとともに接触球面部６ａを接触部３１ａに押圧接触させる。このようにしても、上記実施の形態に比べて、部品点数が少なく簡単な構成とすることができる。尚、これらの例（図６及び図７参照）では、ステータ５の上段ブロック３１を上記別例（図４参照）のものとしたが、勿論、上記実施の形態（図１参照）の上段ブロック８に変更してもよい。
【００４７】
・上記実施の形態では、ボール保持部２４と皿ばね２２とは、ロータ６の回動中心と同じ中心で複数の軸中心に所定範囲で回動可能に当接されるとしたが、ボール保持部と皿ばねとを回動不能に固定してもよい。このようにしても、上記実施の形態の効果（１）、（２）、（４）〜（６）と同様の効果を得ることができる。又、このようにすると、加圧部材（ボール）は、ロータ６の回動角度に関わらず、ステータ５に対して不変の所定位置でロータ６と当接する。よって、接触球面部６ａが接触部８ｂに常に一定の押圧力で押圧接触される。これにより、ロータ６が常に安定して回動する。
【００４８】
・上記実施の形態のステータ５は、ロータ６（接触球面部６ａ）が接触される接触部を有し、その接触部にロータ６を複数の軸中心に回動させるべく複数種類の振動を発生することができれば、他の構成に変更してもよい。
【００４９】
・上記実施の形態では、複自由度駆動装置１をバックミラー２の角度を調整するためものとしたが、他の用途に用いられるものとしてもよい。
上記各実施の形態及び別例から把握できる技術的思想について、以下にその効果とともに記載する。
【００５０】
（イ）前記ボール保持部には、前記ロータを前記接触部側に付勢可能な前記ボールが前記弾性部の軸方向に複数支持されたことを特徴とする。このようにすると、ロータを接触部側に付勢するボールの個数が多くなる。よって、各ボール及びロータの各ボールが当接する部分の各面圧が小さくなる。これにより、耐久性が向上される。言い換えると、所定の耐久性を維持しながら、ボールやロータ自身の耐摩耗性を低く設定することができる。
【００５１】
（ロ）前記ボール保持部は、前記ステータに対して固定されるハウジングに対して前記接触球面部と前記接触部の接触方向の直交方向に移動不能に当接支持されることを特徴とする。このようにすると、例えば、ロータの一部に設けられた出力軸に大きな負荷がかかっても、ロータの接触球面部がステータの接触部から外れて（ずれて）しまうことが更に防止される。
【００５２】
（ハ）前記ステータは、積層されて締結された第1及び第２圧電素子を備え、前記第１及び第２圧電素子の分極変化方向が互いに直角とされて、それぞれが独立して駆動されることで前記接触部に複数種類の振動を発生することを特徴とする。このようにすると、ロータを複数の軸中心に回動させるべく接触部に容易に複数種類の振動を発生させることができる。
【００５３】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、容易に組み付けることができ、ロータを接触部に略均等に押圧接触させることができる複自由度駆動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態の複自由度駆動装置の模式図。
【図２】本実施の形態の第１〜第３圧電素子を説明するための説明図。
【図３】複自由度駆動装置とバックミラーの取付状態を示す模式図。
【図４】別例の複自由度駆動装置の模式図。
【図５】別例の複自由度駆動装置の模式図。
【図６】別例の複自由度駆動装置の模式図。
【図７】別例の複自由度駆動装置の模式図。
【符号の説明】
３，５１，６１…第１ハウジング、４，５２，６２…第２ハウジング、４ａ…皿ばね支持部、５…ステータ、６…ロータ、６ａ…接触球面部、７，４１…加圧部材、８ｂ，３１ａ…接触部、２１，４２…加圧部材の一部を構成する転がり軸受、２２，４３…加圧部材の一部を構成する皿ばね、２２ａ，５３ａ…円筒部、２２ｂ，５３ｂ…円盤部、２２ｃ，５３ｃ…弾性部、２３，４４…ボール、２４，４５…ボール保持部、４６，４７…第１及び第２ボール保持部、５３…加圧部材としての皿ばね。
Claims (5)
- 接触部を有し、その接触部に複数種類の振動を発生するステータと、
略球面状の接触球面部を有しその接触球面部が前記接触部に押圧接触された状態で、前記ステータにて発生される振動の種類にそれぞれ基づいて複数の軸中心に回動するロータと、
前記ステータに対して固定され前記接触球面部を前記接触部に押圧接触させるための加圧部材と
を備えた複自由度駆動装置において、
前記ロータは、その一部が前記接触球面部とされる略球体形状に形成され、
前記加圧部材は、
前記接触部に略対向配置される略環状の弾性部を有した皿ばねと、
前記弾性部の周方向に複数のボールと該ボールを回転可能に保持するボール保持部とを有し前記ボールが前記ロータに直接当接される転がり軸受とを備え、
前記ボール保持部は、前記ロータの最大円周部で分割可能な第 1 及び第２ボール保持部からなり、それぞれが前記ボールを支持し、
前記皿ばねは、前記ボール保持部を付勢することで前記接触球面部を前記接触部に押圧接触させることを特徴とする複自由度駆動装置。 - 接触部を有し、その接触部に複数種類の振動を発生するステータと、
略球面状の接触球面部を有しその接触球面部が前記接触部に押圧接触された状態で、前記ステータにて発生される振動の種類にそれぞれ基づいて複数の軸中心に回動するロータと、
前記ステータに対して固定され前記接触球面部を前記接触部に押圧接触させるための加圧部材と
を備えた複自由度駆動装置において、
前記加圧部材は、前記接触部に略対向配置される略環状の弾性部を有した皿ばねを備え、該弾性部の弾性により前記接触球面部を前記接触部に押圧接触させるよう構成されており、
前記ステータ側に配置され前記ステータに固定される第１ハウジングと、前記ロータ側に配置され前記ロータを略覆うように前記第１ハウジングに組み付けられ前記第１ハウジングと共に前記ステータ、前記ロータ、及び前記加圧部材を略収容する第２ハウジングとを備え、
前記第２ハウジングには皿ばね支持部が設けられ、
前記皿ばねは、前記第２ハウジングが前記第１ハウジングに組み付けられることで、前記接触部の反対側への移動が規制されるように前記皿ばね支持部に支持されるとともに前記接触球面部を前記接触部に押圧接触させることを特徴とする複自由度駆動装置。 - 請求項２に記載の複自由度駆動装置において、
前記皿ばねは、略筒状でその一端が前記皿ばね支持部に支持される円筒部と、その円筒部の他端から径方向内側に延びる円盤部と、その円盤部の内縁から一端側斜め径方向内側に延びる前記弾性部とからなることを特徴とする複自由度駆動装置。 - 請求項２又は３に記載の複自由度駆動装置において、
前記加圧部材は、
前記弾性部の周方向に複数のボールと該ボールを回転可能に保持するボール保持部とを有し前記ボールが前記ロータに直接当接される転がり軸受を備え、
前記皿ばねは、前記ボール保持部を付勢することで前記接触球面部を前記接触部に押圧接触させることを特徴とする複自由度駆動装置。 - 請求項１又は４に記載の複自由度駆動装置において、
前記ボール保持部と前記皿ばねとは、前記ロータの回動中心と同じ中心で複数の軸中心に所定範囲で回動可能に当接されたことを特徴とする複自由度駆動装置。
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