JP5712779B2 - 駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車のドアミラー等の可動部材を駆動させる駆動装置に関する。

従来、自動車のドアミラー等において、可動部材（出力部材）であるミラー面（ミラー本体）を電動モータによって回転駆動する電動ドアミラーの技術がある。例えば下記文献１に示すものでは、ミラー本体３を回転駆動する回転駆動機構４がミラー本体３内に収容された駆動ケース５およびカバー６によって覆われている。回転駆動機構４を構成する電動モータ７の出力軸８は、車体側に固定されたミラーベース１に支持される支持軸２と複数の歯車を介して回転連結されている。そして電動モータ７の出力軸８が回転されると支持軸２を回転中心としてミラー本体３が回動される。

また下記文献２に示すものでは、ドアミラーを車両の多機能化に対応させている。車両の多機能化とは例えばドアミラーのミラーハウジング３にサイドターンランプ、車両の周囲を撮影する撮像装置、および車両周辺の物体を検知するための物体検知センサ等の各種装置を設けるものである。一般的に、このような車両の多機能化に対応するとミラーハウジング３は大型化すると共にコストが増大してしまう。そこで文献２に示す従来技術では左右の各ミラーハウジング３内に収容されているミラー本体を駆動するためのリモコンユニット８を共通化することによって低コスト化を図っている。また共通化した左右の各リモコンユニット８の配置を工夫し各ミラーハウジング３内に左右対象の空間を確保している。これにより各種装置を配置するための新たな空間形成を不要とし小型化を図っている。

特開２００１−１５１０２０号公報 特開２００１−１１６０１３号公報

しかしながら特許文献１に開示された従来の技術では、電動モータ７の出力軸８と、ミラーベース１に支持された支持軸２とが複数の歯車を介して回転連結されている。これによりミラー本体３に外力が加わったときには、歯車の噛合のみによって回転連結されている連結部分に負荷が集中し、ねじられて歯車の噛合にかじりが生じる虞がある。また特許文献２に開示された従来の技術においては、部品点数が多く、さらなる低コスト化および小型化が望まれる。

本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、電動モータを用いない簡素な構成で、信頼性が高く低コストな駆動装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に係る駆動装置は、基台に支持された支持部材と、前記基台に回動可能に支承された出力部材と、前記支持部材上に載置され前記支持部材と接触する下端部に錘体を有する可動体と、前記出力部材に水平方向成分を有する距離離間した２個の枢着点で枢動可能に連結されるとともに前記可動体に前記２個の枢着点の間で枢動可能に連結された連結部材と、前記可動体が前記支持部材上で移動するように前記支持部材に変位および振動を付与する変位振動付与装置と、を有する。

上記課題を解決するため、請求項２に係る駆動装置は、請求項１において、前記変位振動付与装置は、前記基台と前記支持部材との間で直交する２方向に配置され前記支持部材に変位を付与する少なくとも２個のバイモルフ圧電体と、前記少なくとも２個のバイモルフ圧電体が前記支持部材に変位を付与した状態で振動を付与する積層圧電体と、前記バイモルフ圧電体および前記積層圧電体を駆動するバイモルフおよび積層圧電体駆動手段と、を有する。

上記課題を解決するため、請求項３に係る駆動装置は、請求項１において、前記変位振動付与装置は、前記基台と前記支持部材との間で直交する２方向に配置され前記支持部材に変位を振動的に付与する少なくとも２個のバイモルフ圧電体と、前記少なくとも２個のバイモルフ圧電体を前記支持部材に傾斜を与えながら振動を付与するよう高周波で駆動するバイモルフ圧電体駆動手段と、を有する。

上記課題を解決するため、請求項４に係る駆動装置は、請求項１において、前記変位振動付与装置は、前記基台と前記支持部材との間で直交する２方向に配置され、前記支持部材に対し前記支持部材上を移動する前記可動部材の前記移動方向と平行な方向に往復動の変位を付与する少なくとも２個の積層圧電体と、前記少なくとも２個の積層圧電体の前記往復動の変位のうち一方の変位では高加速度で急峻に移動させ、他方の変位では低加速度で移動させる積層圧電体駆動手段と、を有する。

請求項１に係る発明によれば、変位振動付与装置によって支持部材に変位および振動が付与されることにより、可動体が支持部材上での摩擦力を低減されながら支持部材上を変位が付与された方向に向かって滑り落ち移動する。このとき可動体は錘体を有しているので運動量が大きく、連結する連結部材および連結部材が連結する出力部材を滑り落ちながら良好に回動させることができる。これにより、可動体に枢動可能に連結される連結部材、および連結部材が枢着される出力部材は、可動体の移動に連動して出力部材の回動中心を中心に回動される。このようにモータを使用しない簡易な構成によって支持部材上での可動体の移動を出力部材の回動に変換し出力部材を駆動できるので低コストに対応できるとともに、小型化を図り易くなる。

請求項２に係る発明によれば、請求項１において、支持部材に対し少なくとも２個のバイモルフ圧電体によって変位が付与され、積層圧電体によって振動が付与されることにより、可動体と支持部材上との間の単位面積における単位時間当たりの接触面積が小さくなって摩擦力が低減され可動体が支持部材上を傾斜下方に向かって滑り落ち移動する。このように簡素な構成であるので、部品点数が少なくなり可動部の数が低減でき可動部に関わる摩耗やカシリ等に関する信頼性を向上させることができる。また、少なくとも２個のバイモルフ圧電体によって支持部材の直交する２方向に変位が付与できるので、各バイモルフ圧電体を同時に作動させ変位量をそれぞれ調整することにより支持部材には直交する２方向だけではなく３６０度全ての方向に傾斜を付与することができ効率的である。

請求項３に係る発明によれば、請求項１において、変位振動付与装置は支持部材に変位を付与することと、支持部材に振動を付与することとを、少なくとも２個設けられる各バイモルフ圧電体それぞれが独立して１個で実現する。このように積層圧電体を用いないので部品点数が削減でき、低コスト化を図ることができる。

請求項４に係る発明によれば、請求項１において、積層圧電体は往復動（変位）のうちの一方の移動（変位）では高加速度で急峻に作動させ、他方の移動では低加速度で作動させる。支持部材が高加速度で作動するときには可動部は支持部材に追従できず慣性力によってその位置にとどまり支持部材のみが可動部に対して移動する。他方の移動では支持部材が低加速度で作動するので可動体は支持部材との間の摩擦力によって支持部材と一体的に移動する。この作動の繰り返しによって可動体が積層圧電体の加振方向であって他方方向に移動し、可動体と連結される連結部材および連結部材が枢着される出力部材を回動させる。このように駆動装置が簡素な構造および部材によって構成されるので、低コストで且つ信頼性の高い駆動装置とすることができる。

第１の実施形態に係る駆動装置１１の上面図（ａ）と側面図（ｂ）である。 バイモルフ圧電体の斜視模式図である。 積層圧電体の斜視模式図である。 第１の実施形態に係る駆動装置１１の左右方向の作動を説明する側面作動図（ａ）、および上面作動図（ｂ）である。 第１の実施形態に係る駆動装置１１の前後方向の作動を説明する作動図である。 第１の実施形態の変形例である駆動装置５１の上面図（ａ）、および側面図（ｂ）を示す図である。 第２の実施形態に係る駆動装置３１の上面図（ａ）、および側面図（ｂ）である。 第２の実施形態の変形例である駆動装置７１を示す図である。

以下、本発明に係る第１の実施形態の駆動装置１１を自動車用の電動ミラーに適用した場合の例として図１乃至図５に基づいて説明する。図１（ａ）、（ｂ）に示すように、第１の実施形態において駆動装置１１は、ミラー１２（出力部材）と、支持部材１４と、連結部材１６と、可動体１８と、変位振動付与装置２２とを有している。なお、本実施形態の駆動装置１１においての前後左右上下は図中に示すとおりであり、上面図である図１（ａ）の上下がそれぞれ前後を示し、側面図である図１（ｂ）の上下左右がそれぞれ上下左右を示すものする。ただし駆動装置１１における前後上下左右は自動車において運転手がミラーの鏡面と対向してシートに着座した状態における前後上下左右の方向とは一致していない。

ミラー１２は本発明に係る出力部材に相当し、側面図である図１（ｂ）において、左右に延在する矩形形状を呈し板状に形成されている。ミラー１２の前面１２ｂ（図１（ａ）上方側）には鏡面が形成されている。また、図１（ａ）、（ｂ）に示すようにミラー１２は上面に回動の中心となる支点Aを有している。具体的には、支点Aはボールジョイント２０によって構成され、支点Ａを中心にミラー１２が３６０度全方向に回動可能となっている。ミラー１２の支点A部にはボールジョイント２０のボール２０ａを回動可能に係合する凹部１２ａが形成されている。ボールジョイント２０は凹部１２ａに係合するボール２０ａと連結軸２０ｂとから構成され、連結軸２０ｂはミラーハウジング１３（本発明の基台に相当する）に固定されている。ミラーハウジング１３はミラー１２を支持する筐体であり固定部である自動車のドア（図略）に固定されている。このようにミラー１２は支点Aによって回動可能に支持されている。

支持部材１４は、板状部材によって矩形に形成され、支持部材１４の上面１４ａには後述する可動体１８が載置され可動体１８を移動自在に支持している。

支持部材１４は下面１４ｂに設けられた図略の支持部において、ミラーハウジング１３（基台）に固定された支持軸（図略）に回動可能に支持されている。支持部の位置は支持部材１４の重心近傍に設けられるのが好ましい。しかしこれに限らず支持部材１４を良好に支持し、支点を中心として回動可能であれば支持部をどこに設けてもよい。支持部はボールジョイントによってなり、支持部材１４が支持部を中心として３６０度全方向に傾動可能となるよう支持している。ただし、支持部材１４は後述する変位振動付与装置２２が有する２つのバイモルフ圧電体２４、２５のみによって支持可能であれば設けなくてもよい。

連結部材１６は、ミラー１２の後面１２ｃに水平方向成分を有する距離離間した２個の枢着点Ｂ、Ｃで枢動可能に連結されている。枢着点Ｂ、Ｃはボールジョイントによって形成されている。本実施形態において枢着点Ｂ、Ｃは共に上下方向においては、ミラー１２の上下方向の幅の略中間の点にあり、左右方向においては、それぞれミラー１２の左右端からミラー１２の左右方向の幅の略１／４ずつ内方に入った点にあるとする。

本実施形態において、図１（ａ）、（ｂ）に示す連結部材１６は、鋼製のワイヤによって形成されている。ただし、連結部材１４は鋼製に限らず、どのような部材でもよく例えば樹脂製でもよい。本実施形態において連結部材１６は、図１（ａ）に示すように枢着点Ｂ、Ｃ間を円弧状に繋いで形成されている。ただし連結部材１６の形状は円弧状に限らない。例えば直線を組み合わせて形成してもよい。

可動体１８は、球状の連結部１８ａ、錘部１８ｂ（本発明の錘体に相当する）、および連結部１８ａと錘部１８ｂとを連結する軸部１８ｃを有し、支持部材１４の上面１４ａ（平面）上に錘部１８ｂが載置され支持されている。

連結部１８ａは、連結部材１６と枢動可能に連結される球状の部材である。連結部１８ａが有する貫通穴には連結部材１６の枢着点Ｂ、Ｃ間の軸部が挿通されている。連結部１８ａの貫通穴と連結部材１６とは相対移動可能となるよう挿通穴径に若干の余裕をもたせて形成している。このようにして連結部１８ａは、連結部材１６の枢着点Ｂ、Ｃ間に枢動可能に連結されている。

錘部１８ｂは可動体１８の下端部に形成され支持部材１４の上面（平面）１４ａ上に載置される円板状部材であり例えば鉄系材料によって形成されている。錘部１８ｂは所定の重さを有し、下面１８ｄが支持部材１４の上面１４ａと接触している。可動体１８および上面１４ａの相互の接触面では、要求される摩擦力に応じた面粗度が得られるよう管理されることが好ましい。このため可動体１８が上面１４ａ上を滑って移動するときには、上面１４ａと可動体１８との間で所定の摩擦力が発生する。このように上面１４ａと可動体１８との間が所定の摩擦力を有するよう設定されるので可動体１８が移動しないときには、支持部材１４の上面１４ａ上で良好に静止できる。

また上面１４ａ上を移動させたいときには、後述する変位振動付与装置２２によって支持部材１４に所定の傾きを付与する。そして支持部材１４に所定の振動を付与して可動体１８の下面１８ｄと支持部材１４の上面１４ａとの間の摩擦力を低減させることによって好適に可動体１８を支持部材１４の傾き方向下方に向かって移動させることができる。

また、可動体１８は錘部１８ｂを有しているので支持部材１４の上面１４ａ上を滑って移動したときには大きな運動量が発生する。これによって可動体１８に連結される連結部材１６およびミラー１２を良好に回動させることができる（詳細は後述する）。

軸部１８ｃは連結部１８ａと錘部１８ｂとを連結している。軸部１８ｃは樹脂によって形成されているが、金属でもよい。なお、上記において所定の摩擦力、および所定の面粗度等は全て実験によって求める値であり、駆動装置１１によってミラー１２を所望の状態とするときの可動体１８の移動速度等によって各実施者が適宜決定すればよい。
変位振動付与装置２２は、２つのバイモルフ圧電体２４、２５と、積層圧電体２６と、制御装置２８（本発明のバイモルフおよび積層圧電体駆動手段に相当する）と、有している。図２に示す各バイモルフ圧電体２４、２５は、一般に知られている圧電アクチュエータの一つであり、２枚の圧電素子を薄い板状にして貼り合わせてある。そして図２に示すように各圧電素子２４ａ、２４ｂ、および２５ａ、２５ｂにそれぞれ正負が逆向きの電圧を印加することによって各圧電素子２４ａ、２５ａは例えば収縮し、各圧電素子２４ｂ、２５ｂは例えば伸長する。これにより本実施形態においてバイモルフ圧電体２４、２５には上方に曲げ変位が発生している。なお、各圧電素子２４ａ、２４ｂおよび２５ａ、２５ｂに図２とは逆向きの電圧をそれぞれ印加すれば、各バイモルフ圧電体２４、２５はそれぞれ伸縮が逆になり、下方に曲げ変位が発生する。

バイモルフ圧電体２４は、先端部２４ｃが、図１（ａ）において支持部材１４の右辺の近傍の下面１４ｂに貼付されている。また根元部２４ｄが各圧電素子２４ａ、２４ｂを拘束して固定する固定部材２３を介してミラーハウジング１３（基台）に固定されている。また、バイモルフ圧電体２４は、制御装置２８が有する電圧を生成する駆動部（図示しない）に電気的に接続されている。そして、バイモルフ圧電体２４（各圧電素子２４ａ、２４ｂ）が制御装置２８によって所定の電圧を印加されると先端部２４ｃが上方または下方に変位し支持部材１４を図略の支持部を中心として左右方向に傾動させる。

バイモルフ圧電体２５は、先端部２５ｃが、図１（ａ）において支持部材１４の後辺の近傍の下面１４ｂに貼付されている。またバイモルフ圧電体２５もバイモルフ圧電体２４と同様に、制御装置２８が有する駆動部（図示しない）に電気的に接続されるとともに、根元部２５ｄが固定部材２７を介してミラーハウジング１３（基台）に固定されている。バイモルフ圧電体２５（各圧電素子２５ａ、２５ｂ）が制御装置２８によって所定の電圧を印加されると先端部２５ｃが上方または下方に変位し支持部材１４を支持部材１４に設けられた図略の支持部を中心として前後に傾動させる。このとき、制御装置２８によって各バイモルフ圧電体２４、２５をそれぞれ別々に作動させるのではなく、同時に作動させればそれぞれの変位値に応じて支持部材１４は支持部材１４を図略の支持部を中心として３６０度全方位に傾動可能となる。

図３に示す積層圧電体２６も、一般に知られている圧電アクチュエータの一つであり、複数の圧電素子２６ａを圧電素子２６ａの板厚方向に積層したものである。積層圧電体２６は、制御装置２８が有する駆動部（図示しない）に電気的に接続されている。そして図３に示すように複数の各圧電素子２６ａに所定の方向の電圧を印加することによって板厚方向に伸び変位、または縮み変位を発生させる。本実施形態においては各圧電素子２６ａに図３に示す方向の電圧を印加することによって伸び変位が発生している。各圧電素子２６ａに図３とは正負逆向きの電圧を印加すれば、積層圧電体２６の伸縮が逆になり、縮み変位が発生する。また、積層圧電体２６は、上面部２６ｂが、図１（ａ）において支持部材１４の下面１４ｂの中央近傍に貼付されている。ただし中央近傍に限らず下面１４ｂのどこに貼付してもよい。

そして積層圧電体２６に制御装置２８によって所定の周波数（高周波）の交番電圧が印加されると、積層圧電体２６の上面部２６ｂが前記所定の周波数で伸縮して振動が発生し、この振動によって貼付された支持部材１４が加振される。これによって支持部材１４に支持される可動体１８が支持部材１４上で振動するので可動体１８の錘部１８ｂと支持部材１４の上面１４ａとの間の単位面積における単位時間当たりの接触面積が低減され摩擦力が減少する。このとき印加する交番電圧の周波数によって摩擦力の増減が決定される。これにより実施者は事前の実験によって摩擦力と交番電圧の周波数との関係を把握し、該把握したデータに基づいて制御を行なうことにより可動体１８の移動速度を制御することも可能である。このように簡易な構成によって可動体１８の移動速度を制御することができ、延いてはミラー１２の回動速度を容易に制御できる。

制御装置２８（バイモルフおよび積層圧電体駆動手段）は、操作レバーと、操作レバーに電気的に接続される演算部と、演算部および各圧電体２４、２５、２６と電気的に接続される駆動部（いずれも図略）とを有している。操作レバーは、スティック形状を呈し、操作者がミラー１２に対して駆動させたい方向を操作者の感覚と一致するよう前後左右斜めのいずれかに向かって倒し操作するものである。例えば操作者が図１（ａ）において上方に着座し、鏡面である前面１２ｂと対向して操作するとする。そして図１（ａ）においてミラー１２を支点Ａを中心として半時計回りに回転させる、すなわち操作者が鏡面である前面１２ｂに向かいミラー１２の右方を操作者自身から離間する方向に作動させるときには、操作レバー２９を操作者からみて右方向に倒せばよい。これによって、ミラー１２は図１（ｂ）において、ミラー１２の右側が紙面奥側に移動し、左側が紙面手前側に移動する。ただし、操作レバー２９の操作方法については一例であるので、どのような操作方法でもよい。

演算部は、操作された操作レバーの操作方向に基づいて、ミラー１２を回動させるべき方向を検出する。そして該回動方向にミラー１２を回動させるために変位させる各バイモルフ圧電体２４、２５の変位量を演算するとともに演算した変位量信号を駆動部に送信する。

駆動部は、演算部から送信された変位量信号に基づいて各バイモルフ圧電体２４、２５に印加する電圧信号を生成し、各バイモルフ圧電体２４、２５に生成した電圧信号を印加して変位させ支持部材１４を傾斜させる。この後、または略同時に駆動部は、積層圧電体２６に所定の周波数を有した交番電圧を印加して積層圧電体２６を振動させ可動体１８の摩擦力を低減させる。

次に駆動装置１１の作動について説明する。上記のように構成された駆動装置１１において、操作者が鏡面に向かってミラー１２の右方を、自身から離間させるよう回動させる場合、およびミラー１２の下方が自身に接近するよう回動させる場合について説明する。

まずミラー１２の右方を自身から離間させるよう回動させる場合について説明する（図４（ａ）、（ｂ）参照）。操作者が操作レバーを右方に倒すと、制御装置２８の演算部が、操作レバーからの信号によってバイモルフ圧電体２４のみを作動させればよいことを導出する。

そして演算部によって演算され送信された変位量信号が駆動部に入力され、駆動部で変位量信号に応じた電圧が生成されバイモルフ圧電体２４に印加される。これによってバイモルフ圧電体２４の先端部２４ｃは図４（ａ）に示すように上方に所定量だけ変位し、支持部材１４を図４（ａ）において左方に向かって傾斜させる。このとき略同時に積層圧電体２６に所定の周波数を有する交番電圧が印加され、積層圧電体２６および積層圧電体２６が貼付される支持部材１４が所定の周波数振動によって加振される。これによって支持部材１４が支持する可動体１８の下面１８ｄと支持部材１４の上面１４ａとの間の摩擦力が低減され、可動体１８が支持部材１４の傾斜方向下方に向かって滑っていく。このように可動体１８が支持部材１４の上面１４ａ上を支持部材１４の傾斜方向に滑って移動すると、可動体１８は、やがて挿通する円弧状に形成された連結部材１６によって移動を規制される状態となる。しかし前述したように可動体１８は錘部１８ｂを有しているので運動量が大きく可動体１８はさらに傾斜した方向に滑っていこうとする。このため可動体１８が連結する連結部材１６、および連結部材１６が連結するミラー１２を引張って支点Ａを中心として操作者の所望の方向（本実施形態においては、ミラー１２の右方を自身から離間させるよう回動させる方向）に回動させることができる。つまり支点Ａのボールジョイント２０部においてミラー１２を回動させない方向に発生する力よりも可動体１８が滑り落ちる力のほうが大きいので可動体１８の連結部１８ａに挿通される連結部材１６が可動体１８の連結部１８ａの移動に倣って移動されるものである。そして、この間、操作者は操作レバーを操作し続けている。操作者は所望の位置までミラー１２が回動されたことを目視で確認すると操作レバーの操作を停止する。この操作によって駆動部は駆動制御を停止しミラー１２の回動を停止させる。このようにして簡易にミラー１２の回動を制御することが可能となる。

次に、ミラー１２の下方が自身に接近するよう回動させる場合（前後方項に回動する場合）について説明する（図５参照）。操作者が操作レバーを前方に倒すと、制御装置２８の演算部が、操作レバーからの信号を検出し、バイモルフ圧電体２５のみを作動させればよいことを導出する。そして演算部によって演算され送信された変位量信号が駆動部に入力され、駆動部で変位量信号に応じた電圧が生成されバイモルフ圧電体２５に印加される。これによってバイモルフ圧電体２５の先端部２５ｃは図５に示すように所定量だけ上方に変位し、支持部材１４を図５において右方に向かって傾斜させる。このとき略同時に積層圧電体２６に所定の周波数を有する交番電圧が印加され、積層圧電体２６、および積層圧電体２６が貼付される支持部材１４が所定の周波数振動によって加振される。これによって支持部材１４が支持する可動体１８の摩擦力が低減され、可動体１８が支持部材１４の傾斜方向下方に向かって滑っていく。可動体１８が支持部材１４の上面１４ａ上を滑ると可動体１８は錘部１８ｂの重さに応じて発生する大きな運動量によって、連結される連結部材１６、および連結部材１６が連結されるミラー１２を押し、支点Ａを中心として操作者の所望の方向（ミラー１２の下方を自身に接近させる方向）に回動させる。このようにして簡易にミラー１２の回動を制御できる。

なお、上述したように、バイモルフ圧電体２４、２５を別々ではなく同時に作動させ変位量をそれぞれ調整するようにすれば支持部材１４を３６０度全方位に傾斜させることができ、ミラー１２をどのような方向にも回動できる。

また、本実施形態においては、各バイモルフ圧電体２４、２５を、支持部材１４を傾斜させる直交したそれぞれの方向（左右、及び前後）に１個ずつ設けている。しかし、この態様に限らず、各バイモルフ圧電体２４、２５が設けられた支持部材１４の各辺にそれぞれ対向させてさらに１個ずつ増設し、合計４個のバイモルフ圧電体によって制御してもよい。これによっても同様の効果が得られる。

上述の説明から明らかなように、第１の実施形態においては、支持部材１４に対し、２個のバイモルフ圧電体２４、２５によってそれぞれ変位が付与され、積層圧電体２６によって所定周期を有する振動が付与される。これにより、可動体１８と支持部材１４の上面１４ａとの間の単位面積における単位時間当たりの接触面積が低減され摩擦力が低減されて可動体１８が支持部材１４の平面１４ａ上を傾斜下方に向かって滑り落ち移動する。このとき可動体１８は錘部１８ｂ（錘体）を有しているので運動量が大きく、連結する連結部材１６および連結部材１６が連結するミラー１２（出力部材）を滑り落ちながら良好に回動させることができる。このように変位振動付与装置２２として各バイモルフ圧電体２４、２５と積層圧電体２６とを組み合わせて使用することにより、各バイモルフ圧電体２４、２５によって大きな変位を与えずとも積層圧電体の振動によって可動体を容易に移動させることができ効率的である。また、バイモルフ圧電体２４、２５および積層圧電体２６という低コストな部材を用いることにより低コストな装置とすることができる。また簡素な構成であるので、部品点数も少なくなり可動部の数が低減でき、可動部に関わる摩耗やカシリ等に関する信頼性を向上させることができるとともに小型化が図れる。また、２個のバイモルフ圧電体２４、２５によって支持部材１４の直交する２方向にそれぞれ変位を付与できるので、各バイモルフ圧電体２４、２５を同時に作動させ変位量をそれぞれ調整することにより支持部材１４には直交する２方向だけではなく３６０度全ての方向に傾斜を付与することができ効率的である。

なお、本実施形態においては、支持部材１４に変位を付与するためにバイモルフ圧電体２４、２５を利用し、可動体１８と支持部材１４との間の摩擦力を低減するための加振装置として積層圧電体２６を利用した。しかしこれに限らず積層圧電体２６を廃止し、バイモルフ圧電体２４、２５に加振機能を追加して、バイモルフ圧電体２４、２５のみによって変位と振動とを付与するようにしてもよい。このとき、バイモルフ圧電体２４、２５には図略の制御装置（本発明のバイモルフ圧電体駆動手段に相当する）によって変位を振動的に付与する。このためバイモルフ圧電体２４、２５に変位電圧を印加した上で高周波の交番電圧を印加することによって支持部材１４に変位を付与しながら振動させる。これによって積層圧電体２６および積層圧電体２６の駆動装置等に係る部品点数が削減できるとともに、低コスト化を図ることができる。

次に、第１の実施形態の変形例である駆動装置５１について図６（ａ）、（ｂ）に基づいて説明する。図６（ａ）は駆動装置５１の上面図であり、図６（ｂ）は側面図である。図６（ａ）、（ｂ）に示すように駆動装置５１は、第１の実施形態のように出力部材としてのミラーを回動するものではなく回転体５２を回転軸回りに回動させる。駆動装置５１は回転体５２（本発明に係る出力部材に相当し、螺旋状ワイヤ５４とともに錘体を構成する）と、螺旋状ワイヤ５４（本発明に係る、錘体、可動体、および連結部材に相当する）と、２個の支持円筒５６、５７（本発明の支持部材に相当する）と、変位振動付与装置５８（本発明の変位振動付与装置に相当する）と、を有している。なお、第１の実施形態と同様の部分については説明を省略する。

回転体５２は、本発明に係る出力部材および錘体としての機能を有して円板状に形成され、図６（ａ）、（ｂ）に示すように上面５２ａには回転出力軸５２ｂを有している。回転出力軸５２ｂは図略の固定部（本発明の基台に相当する）に固定された軸受部材（図６（ｂ）の２点鎖線参照）によって軸線方向に移動可能、且つ軸線回りに回動可能に支持されている。

螺旋状ワイヤ５４はコイルばね様に螺旋状に形成されている。螺旋状ワイヤ５４は本発明に係る可動体、および連結部材を兼用しているとともに、回転体５２と共に本発明に係る錘体を構成している。そして螺旋状ワイヤ５４の螺旋部中心軸と回転体５２の中心軸とは同軸に配置され、螺旋状ワイヤ５４の端面が回転体５２の下面に一体回転可能に連結固定されている。

本発明に係る支持部材に相当する２個の支持円筒５６、５７は、中空円筒状に形成され後述する積層圧電体６６、６７を介して台座部６９（基台）に支持されている。そして中空円筒の内周面には螺旋状ワイヤ５４が挿通され螺旋状ワイヤ５４と内周面とが所定の摩擦力を有して係合され支持されている。このような状態で支持円筒５６、５７は、螺旋状ワイヤ５４および回転体５２、を内周面で支持している。また図６（ａ）に示すように、２個の支持円筒５６、５７は螺旋状ワイヤ５４の螺旋上において略１８０度離間した位置にそれぞれ配置され螺旋状ワイヤ５４および回転体５２を、回転体５２の上面５２ａが水平状態となるようバランスよく支持している。

変位振動付与装置５８は上述した２個の積層圧電体６６、６７と、制御装置６８と、を有している。各積層圧電体６６、６７は図６（ｂ）に示すように、それぞれの上面が、軸線が水平状態に配置された各支持円筒５６、５７の各円筒外周面にそれぞれ固定され各支持円筒５６、５７を支持している。積層圧電体６６、６７のそれぞれの下面は台座部６９（基台）に固定されている。このとき台座部６９は螺旋状ワイヤ５４および回転体５２と分離されていればどのようなものでもよい。

次に作動について説明する。上記のように構成された駆動装置５１の積層圧電体６６、６７を所定の周波数および変位で振動させると、積層圧電体６６、６７の上面に固定された各支持円筒５６、５７が加振される。これにより各支持円筒５６、５７が円筒内周面で摩擦力を有して支持する螺旋状ワイヤ５４と各円筒内面との間の単位面積における単位時間当たりの接触面積が低減されて摩擦力が減少する。このとき各支持円筒５６、５７の各円筒内周面は、錘体としての回転体５２および螺旋状ワイヤ５４を、錘体の下端部にある螺旋状ワイヤ５４の底面と接触して支持している。また螺旋状ワイヤ５４がコイルばね様に形成されているので螺旋部は水平面に対して所定の傾き角度を有している。このため、各支持円筒５６、５７の円筒内周面と螺旋状ワイヤ５４との間の摩擦力が減少すると螺旋状ワイヤ５４と円筒内周面との係合部は回転体５２の重さと螺旋部の所定の傾き角度とによって円筒内周面を滑り、螺旋軸線回りに回動しながら徐々に重力方向下方に移動していく。これにより回転体５２の回転出力軸５２ｂから回転駆動力を出力させることができる。このように簡易な構成によって第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

次に第２の実施形態の駆動装置３１について図７（ａ）、（ｂ）に基づき説明する。図７（ａ）は駆動装置３１の上面図であり、（ｂ）は側面図である。第２の実施形態は、第１の実施形態に対して圧電体によって変位させる支持部材３４の変位および振動方向が異なり、変位および振動方向が異なることによって構成部品が一部異なる。よって第１の実施形態と異なる部分について説明し、同様部分については説明を省略する。なお、同様の部品については同じ符号を付し説明する。

駆動装置３１は、図７（ａ）、（ｂ）に示すように本発明に係る出力部材に相当するミラー１２と、支持部材１４（本発明の支持部材に相当する）と、各コイルばね４５、４５と、弾性体４９と、連結部材１６（本発明の連結部材に相当する）と、可動体１８（本発明の可動体に相当する）と、変位振動付与装置４２（本発明の変位振動付与装置に相当する）と、を有している。

変位振動付与装置４２は、２個の積層圧電体４６、４７と、制御装置４８（本発明に係る積層圧電体駆動手段に相当する）と、を有している。積層圧電体４６は、先端面４６ａが、図７（ａ）において矩形形状を呈する支持部材１４の右辺に貼付され、制御装置４８が有する駆動部（図示しない）に電気的に接続されている。また、積層圧電体４７も積層圧電体４６と同様に、制御装置４８が有する駆動部（図示しない）に電気的に接続される。そして図７（ａ）に示すように先端面４７ａが、積層圧電体４６の先端面４６ａが貼付される支持部材１４の右辺に直交する支持部材１４の下辺に貼付されている。また各積層圧電体４６、４７の各先端面４６ａ、４７ａと反対側の面である各面４６ｂ、４７ｂがミラーハウジング１３（本発明の基台に相当する）に固定されている。

また、各積層圧電体４６、４７が配置された支持部材１４の各辺と対向する各辺にはコイルばね４５、４５が一端をミラーハウジング１３に固定され支持部材１４を各積層圧電体４６、４７に向かってそれぞれ付勢するように設けられている。

支持部材１４の下面１４ｂにはミラーハウジング１３に固定された弾性体４９が配置され、弾性体４９の上面に支持部材１４が支持されている。弾性体４９は表面の摩擦係数μが小さな、例えばフッ素樹脂等によってコーティングされて形成されている。これによって各積層圧電体４６、４７は、制御装置４８によって所定の電圧を印加されて、直交する２方向に摩擦係数μが小さな弾性体４９によって支持される支持部材１４をそれぞれ滑らかに往復動させることができる。なお、弾性体４９は弾性力も有している。よって弾性体４９と支持部材１４との間に大きな摩擦力が生じたときには弾性体４９が支持部材１４から力を受け下方に収縮して摩擦力を軽減することができるので、さらに支持部材１４を確実に滑らかに往復動させることができる。ただし、弾性体４９は弾性力を有さない部材によって形成されていてもよい。

各積層圧電体４６、４７は支持部材１４に対して、支持部材１４上を移動する可動部材１８の移動方向と平行な方向に往復動変位（振動）を付与する。各積層圧電体４６、４７の往復動変位において、コイルばね４５の付勢力に抗して作動する伸び側（本発明の一方の変位に相当する）では高加速度で急峻に伸張させ、コイルばね４５の付勢力に付勢されながら作動する収縮側（本発明の他方の変位に相当する）では低加速度で収縮させるよう電圧を制御する。これにより各積層圧電体４６、４７は往復動（変位）のうちの伸び側の移動（変位）では錘部１８ｂを有する可動体１８が支持部材１４の移動に追従できず慣性力によってその位置にとどまり支持部材１４のみが可動体１８に対して移動する。

また収縮側の移動（変位）では、支持部材１４が低加速度で作動するので可動体１８は支持部材１４との間の摩擦力によって支持部材１４と一体で移動する。このような作動の繰り返しによって可動体１８が積層圧電体４６、４７の加振方向（本実施形態においては積層圧電体４６、４７の収縮方向）に移動する。そして可動体１８と連結される連結部材１６、および連結部材１６が枢着されるミラー１２（出力部材）を第１の実施形態と同様の作用によって回動させる。このように駆動装置３１が簡素な構造および部材によって構成されるので、第１の実施形態と同様の効果を得ることができ、低コストで且つ信頼性の高い駆動装置とすることができる。

次に、第２の実施形態の変形例である駆動装置７１について図８に基づいて説明する。図８に示すように駆動装置７１は、第２の実施形態の駆動装置３１の支持部材１４、連結部材１６および可動体１８の形状を変更したものである。また出力部材であるミラー７２の回動支点を回動軸線９１としてミラー８２が左右方向（図８においては矢印で示す回転方向）にのみ回動できるようにしたものである。よって変更点のみ説明し、第２の実施形態と同様の部分については説明を省略する。

駆動装置７１は、図８に示すように本発明に係る出力部材に相当するミラー７２と、ワイヤ７４（本発明の可動体、および連結部材に相当する）と、支持円筒７６（本発明の支持部材に相当する）と、変位振動付与装置８２（本発明の変位振動付与装置に相当する）と、を有している。なお、図８において、上方側がミラー７２の鏡面７２ａであり、下方側が背面７２ａである。

ワイヤ７４は円弧状に形成され本発明の可動体、および連結部材を兼用し、ミラー７２の背面７２ｂに２個の枢着点Ｄ、Ｅで枢動可能に連結されている。支持円筒７６は円筒状に形成され枢着点Ｄ、Ｅ間においてワイヤ７４と枢動可能に連結されている。具体的には支持円筒７６は円筒内周部にワイヤ７４を貫通しワイヤ７４との間で所定の摩擦力を有して係合されている。支持円筒７６はワイヤ７４の円弧の外方に延在する支持突部７６ａを有している。このように、第２の実施形態の変形例では、錘体によってではなく、支持円筒７６の内周面の構造によってワイヤ７４との間に摩擦力を発生させている。なお、摩擦力を発生させるためにはどのような構造としてもよいが、本実施形態においては、ワイヤ７４を支持円筒７６の内周の一部に軽く圧入するようにして摩擦力を発生させる。また支持円筒７６は後述する積層圧電体８６を介して基台である積層圧電体固定部８９に固定されている。

変位振動付与装置８２は、積層圧電体８６と、制御装置８８（本発明に係る積層圧電体駆動手段に相当する）と、を有している。積層圧電体８６は、片側の端面（図８において右方）を積層圧電体固定部８９（本発明の基台に相当する）に固定され、反対側の端面（図８において左方）が支持円筒７６の支持突部７６ａに貼付されている。積層圧電体８６は、制御装置８８によって所定の（高周波）電圧を印加されて制御され、支持円筒７６が円弧状に形成されたワイヤ７４の接線方向、即ち可動体に相当するワイヤ７４の移動方向と平行な方向に往復動するよう伸縮する。

第２の実施形態と同様に積層圧電体８６の伸縮は、本実施形態においては伸び側（本発明の一方の移動に相当する）において高加速度で急峻に伸張させ、収縮側（本発明の他方の移動に相当する）において低加速度で作動させるよう電圧を制御する。これにより積層圧電体８６の伸び側の移動（変位）で可動体に相当するワイヤ７４が支持円筒７６内において支持円筒７６に追従できず慣性力によってその位置にとどまる。そして支持円筒７６のみが可動体であるワイヤ７４に対して相対移動する。

また収縮側の移動（変位）では、支持円筒７６が低加速度で作動するのでワイヤ７４（可動体）は支持円筒７６内面との摩擦力によって支持円筒７６と一体で移動する。この作動の繰り返しによってワイヤ７４（可動体）が積層圧電体８６の加振方向（本実施形態においては積層圧電体８６の縮み側）に移動し、連結部材を兼用するワイヤ７４（可動体）、およびワイヤ７４が枢着されるミラー７２を図８において回動軸線９１回りに反時計回りに回動させる。なお、逆回転である時計回りに回動させたいときには積層圧電体８６の伸び側の移動（変位）を低加速度で作動させ、収縮側の移動（変位）を、高加速度で急峻に作動させればよい。このように簡素な構造および部材によって構成されるので、第２の実施形態と同様の効果を得ることができ、低コストで且つ信頼性の高い駆動装置とすることができる。

なお、上述した第１、第２実施形態については各連結部材としての各ワイヤ形状を円弧状とした。しかし、これに限らず各可動体が所定の方向に移動したときに、各連結部材が各可動体の移動に倣って一緒に移動し、これによって各連結部材が枢動可能に連結する各出力部材を駆動させることができればどのような形状であってもよい。これによって簡易で低コストに出力部材に対して任意の運動をさせることが可能となる。

また、本実施形態においては、駆動装置１１、３１、７１の適用例として自動車用電動ミラーについて説明した。しかしこれに限らず駆動装置１１、３１、７１、および５１は、出力部材を有したモータで駆動される装置であればどのようなものにでも適用可能である。

１１、３１、５１、７１…駆動装置、１２、７２…出力部材（ミラー）、５２…出力部材（回転体）、１３…基台（ミラーハウジング）、１４、３４…支持部材、１６…連結部材（ワイヤ）、１８…可動体、２２、４２、５８、８２…変位振動付与装置、２４、２５…バイモルフ圧電体、２６、６６、６７、８６…積層圧電体、２８…バイモルフおよび積層圧電体駆動手段（制御装置）、４８、８８…積層圧電体駆動手段（制御装置）、５４…連結部材、可動体（螺旋状ワイヤ）、７４…可動体、連結部材（ワイヤ）、５６、５７、７６…支持部材（支持円筒）。

Claims (4)

1. 基台に支持された支持部材と、
   前記基台に回動可能に支承された出力部材と、
   前記支持部材上に載置され前記支持部材と接触する下端部に錘体を有する可動体と、
   前記出力部材に水平方向成分を有する距離離間した２個の枢着点で枢動可能に連結されるとともに前記可動体に前記２個の枢着点の間で枢動可能に連結された連結部材と、
   前記可動体が前記支持部材上で移動するように前記支持部材に変位および振動を付与する変位振動付与装置と、
   を有する駆動装置。
2. 請求項１において、
   前記変位振動付与装置は、
   前記基台と前記支持部材との間で直交する２方向に配置され前記支持部材に変位を付与する少なくとも２個のバイモルフ圧電体と、
   前記少なくとも２個のバイモルフ圧電体が前記支持部材に変位を付与した状態で振動を付与する積層圧電体と、
   前記バイモルフ圧電体および前記積層圧電体を駆動するバイモルフおよび積層圧電体駆動手段と、
   を有する駆動装置。
3. 請求項１において、
   前記変位振動付与装置は、
   前記基台と前記支持部材との間で直交する２方向に配置され前記支持部材に変位を振動的に付与する少なくとも２個のバイモルフ圧電体と、
   前記少なくとも２個のバイモルフ圧電体を前記支持部材に傾斜を与えながら振動を付与するよう高周波で駆動するバイモルフ圧電体駆動手段と、
   を有する駆動装置。
4. 請求項１において、
   前記変位振動付与装置は、
   前記基台と前記支持部材との間で直交する２方向に配置され、前記支持部材に対し前記支持部材上を移動する前記可動部材の前記移動方向と平行な方向に往復動の変位を付与する少なくとも２個の積層圧電体と、
   前記少なくとも２個の積層圧電体の前記往復動の変位のうち一方の変位では高加速度で急峻に移動させ、他方の変位では低加速度で移動させる積層圧電体駆動手段と、
   を有する駆動装置。

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