JPH10164865A - Piezoelectric conversion power supply - Google Patents

Piezoelectric conversion power supply

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Publication number
JPH10164865A
JPH10164865A JP8318205A JP31820596A JPH10164865A JP H10164865 A JPH10164865 A JP H10164865A JP 8318205 A JP8318205 A JP 8318205A JP 31820596 A JP31820596 A JP 31820596A JP H10164865 A JPH10164865 A JP H10164865A
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JP
Japan
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vibration
piezoelectric element
inertial
casing
rotating
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP8318205A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Atsuhiro Sumiya
篤宏 角谷
Etsuro Yasuda
悦朗 安田
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Soken Inc
Original Assignee
Nippon Soken Inc
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Publication date
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Publication of JPH10164865A publication Critical patent/JPH10164865A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small piezoelectric conversion power supply having a long service life in which energy loss and breakdown of a piezoelectric element can be prevented by contriving an arrangement for converting mechanical oscillation energy into electric energy through a piezoelectric element utilizing the inertial energy of an inertial rotator. SOLUTION: When an automobile oscillates, a casing 20 is subjected to mechanical vibration of the automobile through a spring 40 and vibrated alternately up and down. Consequently, the rotary blade member 60 of an interlink mechanism M is turned in one direction or multiple directions through interlinkage with the up/down vibration of the casing 20. On the other hand, a large diameter gear 54 rotates as the rotary blade member 60 turns in one direction to transmit a rotating force to a rotator 74 and a shaking member 85. When the rotary blade member 60 turns in another direction, the large diameter gear 54 rotates relatively to the rotary blade member and sustains the rotating force of the shaking member 85 while releasing transmission of rotating force to the rotator 74.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電素子を利用し
た圧電変換電源装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric conversion power supply using a piezoelectric element.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、自動車等に装備した各種機器への
電力供給は、発電機等の発電装置から電源線を介して行
うか、電池を用いて行っている。
2. Description of the Related Art Conventionally, power is supplied to various devices mounted on an automobile or the like from a power generator such as a generator via a power supply line or by using a battery.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、通常、発電装
置は大きな外形形状を有し静止部材に固定されており、
しかも、電源線も長い。このため、電力供給を行う箇所
が、狭い空間にある機器の可動部である場合には、可動
部の近くでの発電装置の配置は困難であり、また、配線
困難、接続不良、電力損失等を招き易い。
However, the power generator usually has a large external shape and is fixed to a stationary member.
Moreover, the power line is long. For this reason, when the power supply location is a movable part of a device in a narrow space, it is difficult to dispose the power generation device near the movable part, and it is difficult to perform wiring, poor connection, power loss, and the like. Is easy to invite.

【0004】従って、機器の可動部に対し電源線を介し
て容易にかつ良好な電力供給を行うのは困難である。ま
た、電池では、充電可能であっても、その寿命に問題が
ある。このため、半永久的な寿命を有し、かつ、長い電
源線を用いることなく機器の可動部に良好にかつ容易に
電力供給できる小型電源装置の開発が要請されている。
Therefore, it is difficult to easily and satisfactorily supply power to a movable portion of a device via a power supply line. Further, even if the battery can be charged, there is a problem in the life thereof. Therefore, there is a demand for the development of a small-sized power supply device having a semi-permanent life and capable of supplying power to a movable portion of an apparatus satisfactorily and easily without using a long power supply line.

【0005】これに対しては、特開昭59−19467
7号公報や特開平7−49388号公報にて示されてい
るように、圧電素子を用いて、機械的振動エネルギーを
電気エネルギーに変換する電源装置が提案されている。
しかし、圧電素子の共振周波数近傍でこの圧電素子に高
加速度等の外力がかかったときに、圧電素子が破壊し易
い。これを考慮して、上記電源装置では、圧電素子の破
壊を防止するため、圧電素子の振幅を制御する構造が設
けられている。そして、このような構造が圧電素子のエ
ネルギーの損失を招く要因となっている。
[0005] On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-19467 discloses this.
As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-49873 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-49388, a power supply device that converts mechanical vibration energy into electric energy using a piezoelectric element has been proposed.
However, when an external force such as high acceleration is applied to the piezoelectric element near the resonance frequency of the piezoelectric element, the piezoelectric element is easily broken. In consideration of this, the power supply device has a structure for controlling the amplitude of the piezoelectric element in order to prevent the piezoelectric element from being broken. And such a structure is a factor which causes the loss of energy of a piezoelectric element.

【0006】そこで、本発明は、以上のようなことに対
処するため、慣性回転体の慣性エネルギーを活用して、
圧電素子による機械的振動エネルギーの電気エネルギー
への変換構成に工夫を凝らし、エネルギー損失や圧電素
子の破壊を防止できる寿命の長い小型の圧電変換電源装
置を提供することを目的とする。
Accordingly, the present invention utilizes the inertial energy of the inertial rotating body to cope with the above-mentioned problems.
It is an object of the present invention to provide a small-sized piezoelectric conversion power supply having a long life and capable of preventing energy loss and breakage of the piezoelectric element by devising a configuration for converting mechanical vibration energy into electric energy by the piezoelectric element.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1及び2に記載の発明によれば、振動感受部
材が機械的振動発生体の機械的振動を受けて上方及び下
方に向け振動すると、連動機構が、振動感受部材の上方
及び下方への振動のうち一方への振動に連動して慣性回
転体及び加振体に回転力を伝達し、振動感受部材の他方
への振動に伴い慣性回転体への回転力の伝達を解除しつ
つ加振体への回転力の伝達を維持する。また、慣性回転
体が慣性エネルギーを蓄積しながら回転し、加振体がそ
の回転により圧電素子に加振する。このため、この圧電
素子が機械的振動によりそのエネルギーを電気エネルギ
ーに変換する。
According to the first and second aspects of the present invention, a vibration sensing member receives a mechanical vibration of a mechanical vibration generator and moves upward and downward. When vibrated, the interlocking mechanism transmits a rotational force to the inertial rotating body and the vibrating body in conjunction with one of the upward and downward vibrations of the vibration sensing member, and the vibration is transmitted to the other of the vibration sensing member. Accordingly, the transmission of the torque to the vibrating body is maintained while the transmission of the torque to the inertial rotating body is released. Further, the inertial rotating body rotates while accumulating inertial energy, and the vibrating body vibrates the piezoelectric element by the rotation. Therefore, the piezoelectric element converts the energy into electric energy by mechanical vibration.

【0008】これにより、上述のごとく慣性回転体の慣
性エネルギーを活用することで、圧電素子による機械的
振動エネルギーの電気エネルギーに良好に変換できる。
この場合、圧電素子に振動幅を制限するように余分な部
材を用いる必要がないので、圧電素子が破壊することが
ない。また、機械的振動発生体が振動する限り、圧電素
子から電気エネルギーを発生させ得るので、寿命の長い
圧電変換電源装置の提供が可能となる。また、圧電素子
の他に慣性回転体、振動感受部材、加振体及び連動機構
を採用するのみでよいので、この種圧電変換電源装置を
小型にし得る。
Thus, by utilizing the inertial energy of the inertial rotating body as described above, it is possible to satisfactorily convert the mechanical vibration energy of the piezoelectric element into electric energy.
In this case, there is no need to use an extra member to limit the vibration width of the piezoelectric element, so that the piezoelectric element does not break. Further, as long as the mechanical vibration generator vibrates, electric energy can be generated from the piezoelectric element, so that it is possible to provide a long life piezoelectric conversion power supply device. In addition, since only an inertial rotating body, a vibration sensing member, a vibrating body, and an interlocking mechanism need be employed in addition to the piezoelectric element, this kind of piezoelectric conversion power supply device can be downsized.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。図1及び図2は、自動車の運転席
ドア10のドア本体10a内に装備した本発明に係る圧
電変換電源装置Sの一例を示している。圧電変換電源装
置Sは、図1にて示すごとく、ドア本体10aの外板1
1と内板12との間にて、外板11の内壁に取り付けら
れている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 and 2 show an example of a piezoelectric conversion power supply device S according to the present invention provided in a door body 10a of a driver's seat door 10 of an automobile. As shown in FIG. 1, the piezoelectric conversion power supply device S includes an outer plate 1 of a door body 10a.
1 is attached to the inner wall of the outer plate 11 between the inner plate 1 and the inner plate 12.

【0010】圧電変換電源装置Sは、直方体形状のケー
シング20を備えており、このケーシング20は、後述
するL字状ラック部材30を介して外板11の内壁に支
持されている。ラック部材30は、図1、図3及び図5
にて示すごとく、ケーシング20内に位置しており、こ
のラック部材30は、図6にて示すごとく、ラック部3
1の上端部から支持部32をL字状に延出して構成され
ている。
The piezoelectric conversion power supply device S has a rectangular parallelepiped casing 20, and the casing 20 is supported on the inner wall of the outer plate 11 via an L-shaped rack member 30 described later. The rack member 30 is shown in FIGS.
As shown in FIG. 6, the rack member 30 is located in the casing 20, and as shown in FIG.
The support portion 32 is configured to extend in an L-shape from the upper end of the support member 1.

【0011】支持部32は、ケーシング20の左側壁2
1(運転席ドア10側壁)の上半分に上下方向に形成し
たスリット状開口部21aを通り延出し、そのフランジ
部32aにて、ドア本体10aの外板11にねじ32b
の締着により取り付けられている。これにより、ラック
部31は、ケーシング20内にてその左側壁21の上半
分に平行に位置している。
The support portion 32 is provided on the left side wall 2 of the casing 20.
1 (the side wall of the driver's seat door 10) extends through a slit-shaped opening 21a formed in the upper and lower direction in the upper half thereof, and a screw 32b is screwed into the outer plate 11 of the door body 10a at the flange 32a.
It is attached by tightening. Thus, the rack portion 31 is located in the casing 20 in parallel with the upper half of the left side wall 21.

【0012】また、コイルスプリング40が、図1、図
3及び図5にて示すごとく、ケーシング20内にて、支
持部32と、その直下にて左側壁21から突出する突起
21bとの間に組み付けられている。これにより、ケー
シング20が、コイルスプリング40により、上下振動
可能に支持部32を介し外板11に支持されている。
As shown in FIGS. 1, 3 and 5, a coil spring 40 is provided between the support portion 32 and the projection 21b projecting from the left side wall 21 immediately below the support portion 32 in the casing 20. It is assembled. Thus, the casing 20 is supported by the outer plate 11 via the support portion 32 by the coil spring 40 so as to be able to vertically vibrate.

【0013】但し、ケーシング20は、振動を受けてい
ないとき、開口部21aの上下方向中央に位置してい
る。また、開口部21aの上下方向の開口長さは、ケー
シング20の上下方向の振動範囲よりも長く設定されて
いるため、ケーシング20の振動時に、支持部32が、
開口部21aの内壁上下端に当たることはない。ケーシ
ング20内には、図1及び図3乃至図5にて示すごと
く、連動機構M、慣性機構I及び加振機構Aが組み付け
られている。
However, the casing 20 is located at the center in the vertical direction of the opening 21a when not receiving vibration. Further, the vertical opening length of the opening 21a is set to be longer than the vertical vibration range of the casing 20, so that when the casing 20 vibrates, the support portion 32
It does not hit the upper and lower ends of the inner wall of the opening 21a. As shown in FIG. 1 and FIGS. 3 to 5, an interlocking mechanism M, an inertia mechanism I, and a vibration mechanism A are assembled in the casing 20.

【0014】連動機構Mは、図5にて示すごとく、回転
軸50を備えており、この回転軸50は、その両端部に
て、ケーシング20の前後両側壁23、24(当該自動
車の前後方向の両壁)の各上下方向中間部位に両軸受け
51、52を介し回転自在に支持されている。また、連
動機構Mは、小径ギア53を備えており、この小径ギア
53は、後側壁24の内面近傍にて、回転軸50にこれ
と共に一体回転するように同軸的に支持されている。
As shown in FIG. 5, the interlocking mechanism M is provided with a rotating shaft 50. The rotating shaft 50 is provided at both ends thereof at the front and rear side walls 23 and 24 of the casing 20 (in the front and rear direction of the vehicle). Are supported rotatably at both intermediate portions in the up-down direction via both bearings 51 and 52. Further, the interlocking mechanism M includes a small-diameter gear 53, which is coaxially supported by the rotating shaft 50 near the inner surface of the rear wall 24 so as to rotate integrally therewith.

【0015】断面略コ字状の大径ギア54は、その後壁
54aにて、小径ギア53の前側において軸受け55を
介し回転軸50に同軸的に回転自在に支持されている。
また、この大径ギア54の凹所内周壁54bには、図
1、図3、図4及び図7にて示すごとく、一対の突起5
6が、等角度間隔にて、内方に向け突出形成されてい
る。
A large-diameter gear 54 having a substantially U-shaped cross section is rotatably supported by a rear wall 54a coaxially with a rotary shaft 50 via a bearing 55 at the front side of the small-diameter gear 53.
As shown in FIGS. 1, 3, 4, and 7, a pair of projections 5 are formed on the inner peripheral wall 54b of the recess of the large-diameter gear 54.
6 are formed so as to project inward at equal angular intervals.

【0016】これら各突起56は、図1及び図3にて示
すごとく、凹所内周壁54bに対する法線上に位置する
係止端面56aを備えており、この係止端面56aは後
述のごとく大径ギア54を回転させるべく回転羽部材6
0の先端部に係止する役割を果たす。また、各突起56
は、係止端面56aに直角な逃がし端面56bを備えて
おり、この逃がし端面56bは、上記係止方向とは逆方
向への回転羽部材60に対し大径ギア54を相対回転さ
せる役割を果たす。なお、ラック部材30は、連動機構
Mに含めた概念としてもよい。
As shown in FIGS. 1 and 3, each of the projections 56 has a locking end surface 56a located on a normal line to the inner wall 54b of the recess. Rotating wing member 6 to rotate 54
It plays a role of locking to the leading end of the zero. Also, each protrusion 56
Has a relief end surface 56b perpendicular to the locking end surface 56a, and the relief end surface 56b plays a role of relatively rotating the large-diameter gear 54 with respect to the rotary wing member 60 in the direction opposite to the locking direction. . Note that the rack member 30 may be a concept included in the interlocking mechanism M.

【0017】回転羽部材60は、そのボス61にて、図
1、図3及び図4にて示すごとく、大径ギア54の凹所
内において、回転軸50にこれと一体回転可能に同軸的
に支持されている。この回転羽部材60は、図1、図3
及び図8にて示すごとく、一対の短冊状羽部62を備え
ており、これら両羽部62は、Sの字を形成するよう
に、ボス部61から湾曲状に延出している。
As shown in FIGS. 1, 3 and 4, the rotary wing member 60 is coaxially coaxially rotatable with the rotary shaft 50 in the recess of the large-diameter gear 54, as shown in FIGS. Supported. This rotating wing member 60 is similar to that shown in FIGS.
8, a pair of strip-shaped wings 62 are provided, and both wings 62 are curvedly extended from the boss 61 so as to form an S-shape.

【0018】この場合、両羽部62の各先端部62aが
同時に両突起56の各係止端面56aに係止するよう
に、両羽部62は、回転軸50に対し点対称的に位置し
ており、両羽部62は、両係止端面56aに対する係止
方向とは逆方向に凸な形状となっている。慣性機構I
は、図1及び図3乃至図5にて示すごとく、連動機構M
の上方に位置している。この慣性機構Iは、回転軸70
を備えており、この回転軸70は、その両端部にて、ケ
ーシング20の前後両側壁23、24に両軸受け71、
72を介し回転自在に支持されている。
In this case, the two wings 62 are positioned point-symmetrically with respect to the rotating shaft 50 so that the respective tip portions 62a of the two wings 62 are simultaneously locked on the respective locking end surfaces 56a of the both projections 56. The two wings 62 have a shape that is convex in the direction opposite to the locking direction with respect to the locking end surfaces 56a. Inertial mechanism I
As shown in FIGS. 1 and 3 to 5, the interlocking mechanism M
It is located above. This inertia mechanism I has a rotating shaft 70
The rotary shaft 70 has two bearings 71 on both sides 23 and 24 of the casing 20 at both ends.
It is rotatably supported via 72.

【0019】また、慣性機構Iは、小径ギア73を備え
ており、この小径ギア73は、回転軸70にこれと一体
回転可能に同軸的に支持されて、上方から大径ギア54
と噛合している。円板状回転体74は、小径ギア73の
前側にて回転軸70にこれと一体的に回転可能に同軸的
に支持されている。回転体74は、所定の回転慣性モー
メントを有するもので、この回転体74は、その回転に
より、慣性エネルギーを蓄える役割を果たす。なお、回
転体74は、小径ギア73と一体であってもよい。
The inertia mechanism I includes a small-diameter gear 73, which is coaxially supported on a rotating shaft 70 so as to be integrally rotatable therewith.
Is engaged. The disk-shaped rotator 74 is coaxially supported on the rotary shaft 70 at the front side of the small-diameter gear 73 so as to be integrally rotatable therewith. The rotator 74 has a predetermined moment of inertia, and the rotator 74 plays a role of storing inertial energy by its rotation. The rotating body 74 may be integrated with the small diameter gear 73.

【0020】加振機構Aは、図1及び図3乃至図5にて
示すごとく、連動機構Mの下方に位置している。この加
振機構Aは、回転軸80を備えており、この回転軸80
は、その両端部にて、ケーシング20の前後両側壁2
3、24に両軸受け81、82を介し回転自在に支持さ
れている。また、加振機構Aは小径ギア83を備えてお
り、この小径ギア83は、回転軸80にこれと一体回転
可能に支持されて、下方から大径ギア54と噛合してい
る。
The vibrating mechanism A is located below the interlocking mechanism M, as shown in FIGS. The vibration mechanism A has a rotating shaft 80, and the rotating shaft 80
Are the front and rear side walls 2 of the casing 20 at both ends thereof.
3 and 24 are rotatably supported via both bearings 81 and 82. The vibration mechanism A includes a small-diameter gear 83, which is supported by the rotating shaft 80 so as to be integrally rotatable therewith and meshes with the large-diameter gear 54 from below.

【0021】加振部材85は偏平状のもので、この加振
部材85は、その中心軸孔部85aにて、小径ギア83
の前側において回転軸80にこれと一体回転可能に支持
されている。なお、加振部材85は、小径ギア83と一
体であってもよい。また、ケーシング20に加え、回転
軸50、70、80を含めて振動感受部材としてもよ
い。
The vibrating member 85 is of a flat shape. The vibrating member 85 has a small-diameter gear 83 at its central shaft hole 85a.
Is supported on a rotating shaft 80 so as to be integrally rotatable therewith. Note that the vibration member 85 may be integrated with the small-diameter gear 83. Further, in addition to the casing 20, the vibration sensing member may include the rotating shafts 50, 70, and 80.

【0022】振動部材90は、図1、図3及び図4にて
示すごとく、その台座91にて、加振機構Aの下方にお
いて、ケーシング20の右側壁22の内面に固着されて
いる。この振動部材90は、短冊板状の圧電素子92を
備えており、この圧電素子92は、台座91の端面91
aからケーシング20の左側壁21に向けこれに直角に
延出している。
As shown in FIGS. 1, 3 and 4, the vibration member 90 is fixed to the inner surface of the right side wall 22 of the casing 20 below the vibration mechanism A on its pedestal 91. The vibrating member 90 includes a strip-shaped piezoelectric element 92. The piezoelectric element 92 is connected to an end surface 91 of a pedestal 91.
a, and extends at right angles to the left side wall 21 of the casing 20.

【0023】ここで、圧電素子92の先端部92aは加
振部材85の中心から所定間隔だけ下方に位置してお
り、また、この圧電素子92の両表面は水平面内にあ
る。但し、上記所定間隔は、圧電素子92の湾曲による
破壊を招かないように、加振部材85の全長の半分より
も幾分短くなっている。これにより、加振部材85の回
転に伴い、圧電素子92がその先端部92aにて加振部
材85の先端により叩かれて上下方向に振動し、この振
動エネルギーを電気エネルギーに適正に変換し電圧を発
生する。
Here, the front end 92a of the piezoelectric element 92 is located at a predetermined distance below the center of the vibration member 85, and both surfaces of the piezoelectric element 92 are in a horizontal plane. However, the above-mentioned predetermined interval is slightly shorter than half of the entire length of the vibrating member 85 so as not to cause breakage due to the bending of the piezoelectric element 92. As a result, with the rotation of the vibration member 85, the piezoelectric element 92 is beaten by the tip of the vibration member 85 at the front end portion 92a and vibrates in the vertical direction. Occurs.

【0024】但し、圧電素子92は、圧電性を有する結
晶体、圧電性強誘電体、圧電性を有する高分子や半導体
等により形成されている。ケーシング20内には、Ni
Cd電池等の2次電池100が、図1にて示すごとく、
ケーシング20の底壁25上に固定されており、この2
次電池100の直上には、ダイオードブリッジ回路11
0が、ケーシング20の右側壁22に適宜な手段により
支持されている。
However, the piezoelectric element 92 is formed of a crystal having piezoelectricity, a piezoelectric ferroelectric, a polymer or semiconductor having piezoelectricity, or the like. Ni inside the casing 20
As shown in FIG. 1, a secondary battery 100 such as a Cd battery is
It is fixed on the bottom wall 25 of the casing 20 and this 2
Immediately above the secondary battery 100, a diode bridge circuit 11
0 is supported on the right side wall 22 of the casing 20 by appropriate means.

【0025】しかして、2次電池100は、図9にて示
すごとく、ダイオードブリッジ回路110を介し圧電素
子92により充電されるようになっている。なお、2次
電池100は、例えば、側突型乗員保護装置のセンサ回
路120用電源として利用される。また、2次電池10
0は、その両端子101(図1参照)にて、ケーシング
20の右側壁22を通し、センサ回路120の両端子に
接続されている。
Thus, as shown in FIG. 9, the secondary battery 100 is charged by the piezoelectric element 92 via the diode bridge circuit 110. The secondary battery 100 is used, for example, as a power supply for the sensor circuit 120 of the side collision type occupant protection device. In addition, the secondary battery 10
Numeral 0 is connected to both terminals of the sensor circuit 120 through the right side wall 22 of the casing 20 at both terminals 101 (see FIG. 1).

【0026】以上のように構成した本実施形態におい
て、当該自動車の車体の振動に伴い、ケーシング20
が、図1にて符号F1にて示す矢印方向の力を受けた場
合(即ち、ラック部材30が、図3及び図5にて符号F
1にて示す矢印方向の力を受けた場合)、ラック部材3
0が力F1によりその方向に押し下げられて、ラック部
31が下動する。
In this embodiment constructed as described above, the casing 20
Receives the force in the direction indicated by the arrow F1 in FIG. 1 (that is, the rack member 30
1), the rack member 3
0 is pushed down in that direction by the force F1, and the rack portion 31 moves down.

【0027】これに伴い、連動機構Mの小径ギア53
が、ラック部31との噛合のもと、図3及び図5にて示
すごとく、矢印a方向に回転すると共に、回転羽部材6
0も、同一方向に回転し、その両先端部62aにて、大
径ギア54の両突起56の係止端面56aに係止する。
このため、大径ギア54が回転羽部材60の両先端部6
2aにより押されて、この回転羽部材60と同一方向に
回転する。
Accordingly, the small-diameter gear 53 of the interlocking mechanism M
Are rotated in the direction of arrow a as shown in FIG. 3 and FIG.
0 also rotates in the same direction, and is locked at its both end portions 62a on the locking end surfaces 56a of both projections 56 of the large-diameter gear 54.
For this reason, the large-diameter gear 54 is connected to both the end portions 6 of the rotary wing member 60.
2a, and rotates in the same direction as the rotary wing member 60.

【0028】ついで、慣性機構Iの小径ギア73が、大
径ギア54との噛合のもとこの大径ギア54とは逆方向
(図3及び図5にて実線で示す矢印b方向)に回転する
と共に、回転体74も小径ギア73と同一方向に回転す
る。ここで、回転体74はその回転により慣性エネルギ
ーを蓄える。このため、この回転体74は、その回転方
向に円滑に慣性回転し続ける。
Next, the small-diameter gear 73 of the inertia mechanism I rotates in a direction opposite to the large-diameter gear 54 (in a direction indicated by a solid arrow in FIGS. 3 and 5) under engagement with the large-diameter gear 54. At the same time, the rotating body 74 also rotates in the same direction as the small diameter gear 73. Here, the rotator 74 stores inertial energy by its rotation. For this reason, the rotating body 74 continues to inertia rotate smoothly in the rotating direction.

【0029】一方、上述のように大径ギア54が回転す
ると、加振機構Aの小径ギア83が、大径ギア54との
噛合のもと、この大径ギア54とは逆の回転方向(図3
及び図5にて実線で矢印b方向)に回転する。このた
め、加振部材85も、小径ギア83と同一方向に回転
し、その先端にて、圧電素子92の上面先端部92aを
叩く。
On the other hand, when the large-diameter gear 54 rotates as described above, the small-diameter gear 83 of the vibrating mechanism A engages with the large-diameter gear 54 and rotates in a direction opposite to that of the large-diameter gear 54 ( FIG.
5 and a solid line in FIG. Therefore, the vibration member 85 also rotates in the same direction as the small-diameter gear 83, and strikes the top end portion 92a of the upper surface of the piezoelectric element 92 at its tip.

【0030】これに伴い、圧電素子92が下方に一時的
に湾曲して歪みを生じる。以下、上記加振部材85の回
転に伴う加振作用のもと、圧電素子92が、繰り返し下
方に一時的に湾曲して上下に機械的に振動する。この場
合、加振部材85により叩かれる毎に圧電素子92が固
有振動数で減衰振動する。このような振動でもって、圧
電素子92はその圧電変換作用により機械的振動を電圧
に変換する。
Along with this, the piezoelectric element 92 is temporarily bent downward to cause distortion. Hereinafter, under the vibrating action accompanying the rotation of the vibrating member 85, the piezoelectric element 92 repeatedly bends temporarily downward and vibrates up and down mechanically. In this case, each time the vibrating member 85 is hit, the piezoelectric element 92 attenuates and vibrates at the natural frequency. With such vibration, the piezoelectric element 92 converts mechanical vibration into voltage by its piezoelectric conversion action.

【0031】また、上述のごとく、回転体74が慣性エ
ネルギーを蓄えているため、加振部材85は実線で示す
矢印b方向に円滑に回転し続ける。従って、圧電素子9
2の圧電変換作用は当該自動車の振動が続く限り、継続
される。また、加振部材85は上述のごとく矢印b方向
に回転するので、この加振部材85の先端は、圧電素子
92にその基端側から先端側に向けて当たることにな
る。しかも、圧電素子92の先端部92aと加振部材8
5の中心との間の間隔は、上述のごとく、圧電素子92
の破壊を招かないように、設定されている。
Further, as described above, since the rotating body 74 stores the inertial energy, the vibration member 85 continues to rotate smoothly in the direction of the arrow b shown by the solid line. Therefore, the piezoelectric element 9
2 is continued as long as the vibration of the vehicle continues. Further, since the vibrating member 85 rotates in the direction of the arrow b as described above, the distal end of the vibrating member 85 comes into contact with the piezoelectric element 92 from the base end side toward the distal end side. In addition, the tip 92a of the piezoelectric element 92 and the vibrating member 8
The distance between the center of the piezoelectric element 92 and the center of the piezoelectric element 92 is as described above.
Is set not to cause destruction.

【0032】このため、加振部材85が圧電素子92を
繰り返し叩いても、圧電素子92が破壊することはな
い。一方、ケーシング20が、図1にて符号F2にて二
点鎖線で示す矢印方向の力を受けた場合(即ち、ラック
部材30が、図3及び図5にて符号F2にて示す矢印方
向の力を受けた場合)、ラック部材30が力F2により
その方向に押し上げられて、ラック部31が上動する。
Therefore, even if the vibration member 85 repeatedly hits the piezoelectric element 92, the piezoelectric element 92 is not broken. On the other hand, when the casing 20 receives the force in the direction of the arrow indicated by the two-dot chain line at F2 in FIG. 1 (that is, the rack member 30 moves in the direction of the arrow indicated by F2 in FIGS. 3 and 5). When a force is applied), the rack member 30 is pushed up in that direction by the force F2, and the rack portion 31 moves upward.

【0033】これに伴い、連動機構Mの小径ギア53
が、ラック部31との噛合のもと、図3及び図5にて示
すごとく、二点鎖線で示す矢印b方向に回転すると共
に、回転羽部材60も、同一方向に回転する。このと
き、回転体74がその慣性エネルギーにより実線で示す
矢印b方向の回転を維持している。このため、回転羽部
材60の両先端部62aが大径ギア54の両突起56か
ら解離する。そして、回転羽部材60は、両先端部62
aを大径ギア54の凹所内周壁54b及び両突起56の
逃がし端面56bに沿わせながら、大径ギア54とは逆
方向に相対回転する。
Accordingly, the small-diameter gear 53 of the interlocking mechanism M
3 and 5 rotate in the direction of the arrow b indicated by the two-dot chain line, and the rotating wing member 60 also rotates in the same direction, as shown in FIGS. At this time, the rotating body 74 maintains the rotation in the direction of the arrow b shown by the solid line due to its inertial energy. For this reason, both end portions 62 a of the rotary wing member 60 are dissociated from both projections 56 of the large-diameter gear 54. Then, the rotary wing member 60 is provided with both front end portions 62.
a is relatively rotated in the opposite direction to the large-diameter gear 54, while following a along the inner peripheral wall 54 b of the recess of the large-diameter gear 54 and the relief end faces 56 b of the two projections 56.

【0034】従って、上述のような力F2がケーシング
20に作用しても、加振部材85の圧電素子92に対す
る加振作用がそのまま継続されるので、上述のごとく、
圧電素子92の圧電変換作用は当該自動車の振動が続く
限り、維持される。このため、2次電池100は、ダイ
オードブリッジ回路110を介し圧電素子92により絶
えず充電されるので、センサ回路120への電力の供給
を適正に確保できる。また、このような電力の供給は、
当該自動車が振動しておれば維持できるので、本実施形
態によれば、センサ回路120の半永久的な電源の提供
可能である。
Accordingly, even if the above-described force F2 acts on the casing 20, the vibrating action of the vibrating member 85 on the piezoelectric element 92 is continued as it is.
The piezoelectric conversion effect of the piezoelectric element 92 is maintained as long as the vibration of the vehicle continues. Therefore, the secondary battery 100 is constantly charged by the piezoelectric element 92 via the diode bridge circuit 110, so that the supply of power to the sensor circuit 120 can be properly secured. Also, such power supply is
According to the present embodiment, a semi-permanent power supply for the sensor circuit 120 can be provided since the vehicle can be maintained if it vibrates.

【0035】また、本実施形態によれば、振動部材90
が、ラック部材30、連動機構M、加振機構A、慣性機
構I、振動部材90と共にケーシング20内に収容され
ているので、小型電源の提供も可能である。このとき、
2次電池100及びダイオードブリッジ回路110も、
ケーシング20内に収容されているので、2次電池10
0と圧電素子92との間の配線も非常に短くて済む。さ
らに、2次電池100及びダイオードブリッジ回路11
0と振動部材90との間の相対運動もなく、圧電素子9
2とダイオードブリッジ回路110との間の接続不良が
生ずることもない。
Further, according to the present embodiment, the vibration member 90
Is housed in the casing 20 together with the rack member 30, the interlocking mechanism M, the vibration mechanism A, the inertia mechanism I, and the vibration member 90, so that a small power supply can be provided. At this time,
The secondary battery 100 and the diode bridge circuit 110 also
Since the secondary battery 10 is housed in the casing 20,
The wiring between 0 and the piezoelectric element 92 is also very short. Further, the secondary battery 100 and the diode bridge circuit 11
0 and no vibration between the vibration member 90 and the piezoelectric element 9
No connection failure occurs between the diode bridge circuit 2 and the diode bridge circuit 110.

【0036】なお、本発明の実施にあたり、圧電素子9
2は、ケーシング20の左側壁21に直角な位置に限る
ことなく、右側壁22から底壁25に対し傾斜状に延出
していてもよい。また、圧電素子92は底壁25から加
振部材85の先端に向けて延出するように配置されてい
てもよい。また、本発明の実施にあたり、加振部材85
を実線で示す矢印b方向とは逆方向に回転するように、
連動機構M、慣性機構Iを構成し、圧電素子92をケー
シング20の左側壁21から右側壁22に向け延出させ
るようにしてもよい。
In implementing the present invention, the piezoelectric element 9
2 may extend obliquely from the right side wall 22 to the bottom wall 25 without being limited to the position perpendicular to the left side wall 21 of the casing 20. Further, the piezoelectric element 92 may be arranged so as to extend from the bottom wall 25 toward the tip of the vibration member 85. In implementing the present invention, the vibration member 85
Is rotated in the direction opposite to the direction of the arrow b shown by the solid line,
The interlocking mechanism M and the inertia mechanism I may be configured to extend the piezoelectric element 92 from the left side wall 21 to the right side wall 22 of the casing 20.

【0037】また、本発明の実施にあたり、ケーシング
20は、ドア本体10a内に限ることなく、当該自動車
の車体の適所に取り付けて実施してもよい。また、上記
実施形態では、圧電変換電源装置Sを自動車に装備した
例について説明したが、これに限らず、船舶等の各種の
移動体や産業機器等の電源を必要とする機械的振動発生
体に本発明を適用して実施してもよい。
In practicing the present invention, the casing 20 is not limited to the inside of the door body 10a, but may be attached to an appropriate place on the body of the automobile. Further, in the above-described embodiment, an example in which the piezoelectric conversion power supply device S is mounted on an automobile has been described. However, the present invention is not limited to this. The present invention may be applied to the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る圧電変換電源装置の一実施形態が
自動車のドア本体内に装備された状態を示す部分破断正
面図である。
FIG. 1 is a partially broken front view showing a state in which an embodiment of a piezoelectric conversion power supply device according to the present invention is installed in a door body of an automobile.

【図2】上記自動車の側面図である。FIG. 2 is a side view of the automobile.

【図3】上記圧電変換電源装置の部分破断正面図であ
る。
FIG. 3 is a partially broken front view of the piezoelectric conversion power supply device.

【図4】図3にて4−4線に沿う断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along line 4-4 in FIG.

【図5】上記圧電変換電源装置の部分破断背面図であ
る。
FIG. 5 is a partially broken rear view of the piezoelectric conversion power supply device.

【図6】図1のラック部材の正面図である。FIG. 6 is a front view of the rack member of FIG. 1;

【図7】(a)は図1の大径ギアの正面を示し(b)は
当該大径ギアの断面を示す図である。
7A is a front view of the large-diameter gear shown in FIG. 1, and FIG. 7B is a view showing a cross-section of the large-diameter gear.

【図8】(a)は図1の回転羽部材の正面を示し(b)
は当該回転羽部材の側面を示す図である。
8A is a front view of the rotary wing member of FIG. 1; FIG.
FIG. 4 is a view showing a side surface of the rotary wing member.

【図9】圧電素子、ダイオードブリッジ回路、2次電池
及びセンサ回路の接続回路図である。
FIG. 9 is a connection circuit diagram of a piezoelectric element, a diode bridge circuit, a secondary battery, and a sensor circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

M…連動機構、20…ケーシング、40…ばね、54…
大径ギア、55…軸受け、60…回転羽部材、73、8
3…小径ギア、74…回転体、92…圧電素子、85…
加振部材。
M: interlocking mechanism, 20: casing, 40: spring, 54 ...
Large-diameter gear, 55: bearing, 60: rotary wing member, 73, 8
3 small gear, 74 rotating body, 92 piezoelectric element, 85
Exciting member.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 機械的振動発生体の機械的振動を受けて
上方及び下方に向け振動する振動感受部材(20)と、 回転力により回転し慣性エネルギーを蓄積する慣性回転
体(73、74)と、 機械的振動によりそのエネルギーを電気エネルギーに変
換する圧電素子(92)と、 前記回転力により回転し前記圧電素子に機械的振動をさ
せるように加振する加振体(83、85)と、 前記振動感受部材の上方及び下方への振動のうち一方へ
の振動に連動して前記慣性回転体及び加振体に前記回転
力を伝達し、前記振動感受部材の他方への振動に伴い前
記慣性回転体への回転力の伝達を解除しつつ前記加振体
への回転力の伝達を維持する連動機構(M)とを備える
圧電変換電源装置。
1. A vibration sensing member (20) vibrating upward and downward in response to a mechanical vibration of a mechanical vibration generator, and inertial rotating bodies (73, 74) rotating by a rotational force to accumulate inertial energy. A piezoelectric element (92) that converts its energy into electric energy by mechanical vibration; and a vibrating body (83, 85) that rotates by the rotational force and vibrates so as to cause the piezoelectric element to vibrate mechanically. The rotational force is transmitted to the inertial rotating body and the vibrating body in conjunction with one of the upward and downward vibrations of the vibration sensing member, and the vibration is applied to the other of the vibration sensing member. A piezoelectric conversion power supply device comprising: an interlocking mechanism (M) for maintaining transmission of rotational force to the vibrating body while releasing transmission of rotational force to the inertial rotating body.
【請求項2】 前記機械的振動発生体が自動車であり、 前記振動感受部材が、自動車の車体の一部にばね(4
0)を介し支持されて自動車の機械的振動を受けて上方
及び下方に向け振動するケーシング(20)であり、 前記連動機構が、前記ケーシングの上方及び下方への振
動に連動して一方向及び多方向へ回転する回転羽部材
(60)と、この回転羽部材の一方向への回転に伴い回
転しながら前記慣性回転体及び加振体に前記回転力を伝
達し前記回転羽部材の他方向への回転に伴いこの回転羽
部材と相対回転しながら前記慣性回転体への回転力の伝
達を解除しつつ前記加振体への回転力の伝達を維持する
回転部材(54、55)とを備えることを特徴とする請
求項1に記載の圧電変換電源装置。
2. The vehicle according to claim 1, wherein the mechanical vibration generator is an automobile, and the vibration sensing member includes a spring (4
(2) a casing (20) supported through the above (0) and vibrating upward and downward by receiving the mechanical vibration of the vehicle, wherein the interlocking mechanism interlocks in one direction with the upward and downward vibration of the casing. A rotary wing member (60) that rotates in multiple directions, and transmits the rotational force to the inertial rotator and the vibrator while rotating with the rotation of the rotary wing member in one direction, and in the other direction of the rotary wing member. Rotating members (54, 55) that maintain the transmission of the rotational force to the vibrating body while releasing the transmission of the rotational force to the inertial rotating body while rotating relative to the rotary wing member with the rotation of the rotating blade member. The piezoelectric conversion power supply device according to claim 1, further comprising:
JP8318205A 1996-11-28 1996-11-28 Piezoelectric conversion power supply Withdrawn JPH10164865A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120273183A1 (en) * 2008-08-20 2012-11-01 International Business Machines Corporation Coolant pumping system for mobile electronic systems

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