JPS6347006Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 (イ) 考案の分野 本考案は圧電バイモルフの駆動機構に関するも
のである。

(ロ) 従来技術とその問題点 一般に、圧電バイモルフは２枚の圧電素子に金
属板等を中間電極や機械的強度を補強するための
補強板として介入させて貼り合わせたもの、ある
いは単に接着剤のみで貼り合わせたものが実用化
されている。そして、この圧電バイモルフに電圧
を印加すると、圧電素子の伸縮により全体として
機械的コンプライアンスの大きなたわみ動作を行
う。

近年、低消費電力化あるいは発熱、ノイズの低
減を目的として、各種アクチユエータに片持ち支
持された圧電バイモルフの応用が考案されてい
る。しかし、圧電バイモルフを機構部品としてリ
レー等の機器内に組み込んだ場合、その機器に応
じた使用電圧が存在するため、必然的に電圧に対
応した変位量、変位力の点で圧電バイモルフの能
力にも限界があつた。一方、圧電バイモルフ自体
にも許容電圧が存在するため、無闇に高電圧を印
加して圧電バイモルフの変位量、変位力を大きく
することは困難であつた。そこで、所定電圧内で
圧電バイモルフの変位量、変位力特性を向上する
目的で電気機械変換効率を大きくする手法、つま
り圧電素子や接着剤及び中間電極板の材質、形状
等に改良が加えられているが、本質的に印加電圧
に応じた変位量、変位力特性しか得ることができ
ず、また変位量を大きくすれば変位力が減少し、
逆に変位力を大きくすれば変位量が減少するとい
う矛盾した不具合を有している。

したがつて、スナツプ機構を利用することも考
えられるが、小さな変位力で安定した動作を得る
ことが極めて困難であつた。

(ハ) 考案の目的 本考案は上記の欠点に鑑みてなされたもので、
その目的は、小さな変位力で安定した動作を得る
ことのできる圧電バイモルフの駆動機構を提供す
ることにある。

(ニ) 考案の構成と効果 以上の目的を達成するため、本考案に係る圧電
バイモルフの駆動機構は、後端に起立片を有する
Ｌ字状固定部材と、後端部から先端部に向かつて
延在し、その先端で上記固定部材に取り付けられ
た中足部を有し、この中足部の根元部が上記起立
片に遊惧する開口を備えた可動片と、一端を上記
起立片に係止され、他端を上記可動片の先端部に
係止することにより可動片にスナツプ力を付与す
る可動ばねとからなるスナツプ機構と、上記起立
片から突出する可動片の後端部を、自由端で起立
片の起立方向に変位させるように片持ち支持され
た圧電バイモルフとから構成したものである。

(ホ) 実施例の説明 第１図、第２図、第３図は本考案に係る圧電バ
イモルフの駆動機構をリレーに適用した場合を示
す。

可動片１０は一枚の導電性金属片からプレス加
工にて成形したもので、先端部には可動接点１１
が固着され、後端部から接点方向に延在する中足
部１２が形成されている。この中足部１２は可動
片１０の両側及び先端部に連続したスリツト１３
ａ，１３ａ，１３ｂを形成することにより、根元
部で可動片１０と連続した形状となつている。

可動片１０は中足部１２の先端に形成した舌片
１４を固定部材であるＬ字状共通端子２０の先端
部２０ａにかしめることにより支持され（支持点
Ａ）、中足部１２の根元部に形成した開口１５に
共通端子２０の起立片２０ｂを遊惧させるととも
に、後端部の突片１６は圧電バイモルフ２５の自
由端側（先端）に駆動カード２６を介して連結さ
れている（連結点Ｂ）。

また、板状の可動ばね２１の一端は上記スリツ
ト１３ｂの段部１７に係止され（係止点Ｃ）、他
端は上記共通端子２０の起立片２０ｂにエツジ係
合にて係止されている（係止点Ｄ）。

一方、常開接点２２ａ、常閉接点２２ｂはそれ
ぞれ端子２３ａ、２３ｂに固着され、可動接点１
１と対向している。

上記圧電バイモルフ２５は後端にて片持ち支持
されており、所定の駆動電源回路に接続されてい
る。そして、圧電バイモルフ２５の自由状態、即
ち電圧印加が解除されている場合、可動片１０は
可動ばね２１のばね力にて支持点Ａを支点として
第１図中下方に付勢され、可動接点１１は常閉接
点２２ｂを閉成している。同時に可動片１０の後
端部の突片１６と圧電バイモルフ２５の自由端と
に連結されている駆動カード２６を介して圧電バ
イモルフ２５は第１図中下方に付勢され、この機
械的逆バイアスで下方湾曲した初期変位を生じて
いる。

圧電バイモルフ２５は所定電圧の印加によつて
第１図中上方に変位し、駆動カード２６を介して
連結点Ｂに引上げ力が作用し、中足部１２が支持
点Ａを支点として上方へ回動し、可動片１０の後
部が係止点Ｃ，Ｄを結ぶ直線上を通過したとき、
可動片１０自体が上方の反転し、この反転に起因
して圧電バイモルフ２５に付与されていた機械的
逆バイアスが解除されるとともに、可動接点１１
が常開接点２２ａに切換わる。一方、圧電バイモ
ルフ２５に対する電圧印加を解除すると、可動片
１０が上記と逆の動作で反転し、圧電バイモルフ
２５に再度機械的逆バイアスが加わるとともに、
可動接点１１が常閉接点２２ｂに切換わる。

なお、可動片１０は接点１１近傍の支持点Ａを
支点としているため、つまり、AB間の距離が大
きいので、小さな変位力で可動片１０はスナツプ
動作を行うことになる。

第４図、第５図はこの種の圧電バイモルフの変
位量、変位力特性を示すグラフであり、第４図は
片持ち支持で自由状態、即ち機械的逆バイアスが
加わつていない圧電バイモルフに所定電圧を印加
した場合の特性を示すグラフ、第５図は上記実施
例のように解除可能な機械的逆バイアスを加えた
場合の特性を示すグラフである。第５図におい
て、機械的逆バイアスが解放されない場合には
Ｃ，Ｄの特性となり、変位力が実質上減少してし
まう。しかしＣ−Ｄ上を圧電バイモルフが動作し
ている途中で機械的逆バイアスが解放あるいは反
転すると、第４図に示す圧電バイモルフ本来の特
性Ａ−Ｂに重複され、Ｃ，Ｂの特性となり、結果
的にＣ，Ａの逆バイアス分だけ変位力が増幅され
たことになる。

以上の構成、動作説明から明らかなように、本
考案は、固定部材に、可動片の中足部を取付け、
固定部材と可動片との可動ばねをそれぞれ配置し
てスナツプ機構を構成したので、正確に部品を組
み立てることができる。

しかも、スナツプ動作を行う可動片の変位を、
スパンの長い後端部をバイモルフの自由端で行う
ため、小さなバイモルフの変位力で行える。

したがつて、本考案の圧電バイモルフの駆動機
構によれば、上記組立精度の良好性と相唆つて小
さな変位力で安定した反転動作を行うことができ
る。

これにより、従来の圧電バイモルフの電圧印加
によるたわみ動作に解放あるいは反転可能な機械
的逆バイアスを加えることで圧電バイモルフの変
位量、変位力特性を増幅できるため、限られた印
加電圧範囲内で余裕のある動作が得られるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本考案に係る圧電バイモ
ルフの駆動機構の一実施例を備えたリレーを示
し、第１図、第２図は断面図、第３図は可動ばね
の斜視図である。第４図、第５図は圧電バイモル
フの動作特性を示すグラフである。 １０……可動片、２０……固定部材（共通端
子）、２１……可動ばね、２５……圧電バイモル
フ、２６……駆動カード。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 後端に起立片を有するＬ字状固定部材と、後端
   部から先端部に向かつて延在し、その先端で上記
   固定部材に取り付けられた中足部を有し、この中
   足部の根元部が上記起立片に遊惧する開口を備え
   た可動片と、一端を上記起立片に係止され、他端
   を上記可動片の先端部に係止することにより可動
   片にスナツプ力を付与する可動ばねとからなるス
   ナツプ機構と、上記起立片から突出する可動片の
   後端部を、自由端で起立片の起立方向に変位させ
   るように片持ち支持された圧電バイモルフとで構
   成した圧電バイモルフの駆動機構。