JPH0463631B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は圧電体を用いたクラツチに関する。

発明の概要 この発明は、リング状圧電体をその円周方向に
分割すると共に各分割された部分に所定の分極処
理を施し、この圧電体の一方の面には第１の部材
を、その他方の面には弾性体の一方の面をそれぞ
れ固着すると共に、この弾性体の他方の面には第
２の部材を摩擦部材を介在させて圧着し、上記圧
電体の各分割された部分にそれぞれ交流電圧を印
加し、これらの交流電圧を変化させて上記弾性体
と、上記第２の部材との間の摩擦力を変化させる
ように圧電クラツチを構成した。かくして漏れ磁
束や衝突音の問題がないクラツチを得ることがで
きる。

従来の技術 動力の伝達、遮断を行うために用いるクラツチ
として、従来は電磁クラツチが広く使用されて来
た。

発明が解決しようとする課題 しかしながら電磁クラツチは、電磁力を利用す
るため用途によつては漏洩磁束が問題になる。ま
た吸着時の衝突音が問題になることもある。

本発明は、上記の諸課題を解決するためのクラ
ツチを提供するものである。

課題を解決するための手段 本発明は、リング状の圧電体をその円周方向に
沿つて複数に分割すると共に分割された部分の
各々に所定の分極処理を施し、この圧電体の一方
の面には軸支された第１の円板部材を、その他方
の面には弾性体の一方の面をそれぞれ固着すると
共に、この弾性体の他方の面には軸支された第２
の円板部材を摩擦係数の大なる部材を介在させて
圧着し、上記圧電体の上記分割された各部分にそ
れぞれ所定周波数の交流電圧を印加し、これらの
交流電圧を変化させて上記弾性体と、上記圧着さ
れた第２の円板部材との間に生じる摩擦力を連続
的に変化させるように圧電クラツチを構成した。

作 用 したがつて圧電体の分割された各部分に単相交
流電圧を引火し、その電圧値を変化させれば、第
１の円板部材と第２の円板部材間の動力の伝達、
遮断を所望通りに行うことができ、しかも漏洩磁
束や騒音発生の問題も解決する。

さらに上記圧電体の分割された各部分に２相交
流電圧を印加すれば、この圧電クラツチは弾性波
モータとしても機能させることができる。

実施例 第１図において、駆動体１は円板状部１ａに軸
１ｂが一体的に設けられて成り、軸１ｂにはモー
タ等の動力源より矢印ａ又はｂ方向の回転力が与
えられる。円板状部１ａの下面の周縁部にはスラ
イダ２が接着されている。このスライダ２は摩擦
係数の大なる材料が用いられ、例えばアスベスト
入りゴム、カーボンフアイバ入りゴム等をリング
状に成形したものが用いられる。被駆動体３は円
板状部３ａに軸３ｂが一体的に設けられて成り、
円板状部３ａの上面には振動体４が接着固定され
ている。振動体４は第２図にも示すように、金属
から成るリング状弾性部材５と、この弾性部材５
の下面に接着されたセラミツク等のリング状圧電
体６から成つている。圧電体６は円周方向に複数
に分割され（図示では８分割）、各分割された部
分が厚さ方向に分極されている。第２図におけ
る、＋、−は分極方向を示し、図示のように互いに
隣接する部分の分極方向が逆方向となるように成
されている。この振動体４は、圧電体６を円板状
部３ａの上面に接着することによつて被駆動体３
に固定されている。また駆動体１はバネ（図示せ
ず）等によつて矢印で示す方向に力Ｆを加えられ
ており、これによつて、この駆動体１はスライダ
２を介して弾性部材５に圧着されている。

上記のように構成された圧電クラツチにおい
て、駆動体１の軸１ｂに矢印ａ又はｂ方向の回転
力を与えると、この回転は駆動体１から摩擦係数
の大なるスライダ２を介して振動体４及び被駆動
体３に伝達される。

次に圧電体６の分割された部分の各々に所定周
波数の交流電圧を加えると、各部分は分極方向に
応じて変位し、この結果圧電体６にはそのリング
形状の円周に沿う定在波が発生する。この定在波
は弾性部材５に伝えられ、この結果、振動体４の
全体が第３図に示すように定在波振動する。この
場合、振動体４は第３図の点線で示す状態と細線
で示す状態とに交互に振動し、これによつて振動
体４のｃ、ｄ点がスライダ２に接触する状態と、
ｅ、ｆ点がスライダ２に接触する状態とが交互に
生じる。この振動状態においては、振動体４とス
ライダとの接触面積が、圧電体６に電圧を加えな
い場合よりも格段に減少する。従つて両者の間の
摩擦力も小さくなり、これによつて駆動体１と被
駆動体３との間にすべりが生じて、駆動体１の回
転が被駆動体３に伝達されることがない。尚、圧
電体６に加える交流電圧の大きさを制御すること
により、定在波の振巾を変えて摩擦力を制御する
ことができる。

第４図は圧電体６の駆動回路の実施例を示すも
ので、所定周波数の発振器７の出力をアンプ８及
びチヨークコイル９を通じて圧電体６の電極に加
えるようにしている。チヨークコイル９は、圧電
体６の持つ容量成分をこのコイル９のLC共振で
打消すことにより、電圧効率を高めるために接続
されている。尚、発振器７の発振周波数は圧電体
６及び弾性部材５の形状、材質と、圧電体６に施
す分極処理の分割数等によつて決定される。

第１図の実施例の実験結果によれば、振動体４
に定在波を生じさせた場合と生じさせない場合と
の回転に要するトルク比は10〜30倍程度であり、
動力の伝達、遮断を行うクラツチとして充分実用
的に効果が得られることが確認されている。また
本実施例では圧電体６を厚み振動モードで使用し
ているが、厚電体をすべり振動モードで使用する
ようにしてもよい。またスライダ２を駆動体１に
設けているが、弾性体５に設けてもよく、あるい
はスライダ２を独立した別体としてもよい。

応用例 本発明は本出願人が先に実願昭57−161472号に
より提案した弾性波モータに適用することができ
る。第１図のクラツチを弾性波モータとして動作
させる場合は、圧電体６の分割された部分を所定
間隔を以つて配すると共に、これらの分割された
部分を２つのグループに分け、一方のグループの
各分割部分に所定周波数の交流電圧を加えると共
に、他方のグループの各分割部分に上記交流電圧
を90゜移相した電圧を加えるように成される。こ
れによつて振動体６に進行波が発生し、その波動
力によつて駆動体１がスライダ２を介して回転す
る。即ち、この場合は駆動体１がモータの回転子
となる。上記出願には弾性波モータをテレビガメ
ラのズーム機構に適用することが述べられてい
る。その場合は、回転子となる駆動体１の軸１ａ
にズームレンズの移動機構が連動されることによ
り、弾性波モータを用いてズーム調節を行うこと
が可能となる。このズーム調節を手動で行う場合
は、駆動体１を手動で回転させて調節を行えばよ
いが、駆動体１は力Ｆにより弾性体５にスライダ
２を介して圧着されているので、この圧着力に抗
して駆動体１を手動で回転させるには非常に強い
力を必要とする。このとき圧電体６の全ての分割
された部分に共通に交流電圧を加えることによつ
て、第３図のような安定波を発生させれば、駆動
体１と弾性体５との間にすべりが生じるので、駆
動体１を軽い力で手指により回転させることがで
きる。このように圧電体６を交流電圧の２相駆動
と単相駆動とに切換えることによつて、第１図の
装置を弾性波モータと圧電クラツチとに選択的に
用いることができる。

発明の効果 従来の電磁クラツチのように電磁力を用いない
ので、漏れ磁束の問題がなく、また駆動体と被駆
動体とが常に圧着されているので、電磁クラツチ
のような衝突音が発生しない。圧電体に供給する
電圧を変えて定在波の振巾を変えることにより、
摩擦力を制御することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す側面断面図、第
２図は第１図の要部の斜視図、第３図は第１図の
要部を直線的に展開した断面図、第４図は圧電体
駆動回路の実施例を示すブロツク図である。 なお図面に用いられている符号いにおいて、１
……駆動体、１ａ……駆動体の円板状部（第２の
円板部材）、２……スライダ（摩擦係数の大なる
部材）、３……被駆動体、３ａ……被駆動体の円
板状部（第１の円板部材）、４……振動体、５…
…弾性部材、６……圧電体である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ リング状の圧電体６をその円周方向に沿つて
   複数に分割すると共に分割された部分の各々に所
   定の分極処理を施し、この圧電体６の一方の面に
   は軸支された第１の円板部材３ａを、その他方の
   面には弾性体５の一方の面をそれぞれ固着すると
   共に、この弾性体５の他方の面には軸支された第
   ２の円板部材１ａを摩擦係数の大なる部材２を介
   在させて圧着し、上記圧電体６の上記分割された
   各部分にそれぞれ所定周波数の交流電圧を印加
   し、これらの交流電圧を変化させて上記弾性体５
   と、上記圧着された第２の円板部材１ａとの間に
   生じる摩擦力を連続的に変化させるようにした圧
   電クラツチ。