TWI317201B - Drive unit - Google Patents

Description

1317201 ⑴ 九、發明說明 相關申請 本申請案是基於日本第20〇5_318145號專利申請案， 茲將其內容倂入做參考。 【發明所屬之技術領域】 本發明關於驅動單元，特別是關於使用機電轉換元件 (例如壓電元件）、且適於用在例如透鏡驅動或精密平台 驅動的一種驅動單元。 【先前技術】 如圖6所示的習知驅動單元60，是由圓柱形配重62 、壓電元件（機電轉換元件）64、驅動摩擦構件66、和 可動構件68所組成。配重62固定至裝置的不可動部份， 驅動單元60被倂入該裝置。壓電元件64例如成圓筒形， 且在其膨脹/收縮方向的一端，以例如黏著方式固定至配 重62。驅動摩擦構件66例如爲圓柱形構件，且其以例如 黏著方式固定至壓電元件64之膨脹/收縮方向的另一端 。可動構件68藉由摩擦力裝配至驅動摩擦構件66。 可動構件68包括保持器72，其爲樹脂模製物件，用 以保持透鏡70’透鏡70爲光學構件。設計保持器72,使 得驅動摩擦構件όό可滑動地容置在大致v型的槽部74， 槽部74形成在保持器72之側部內。 關於驅動摩擦構件66，由例如SUS板形成的滑動摩 -4- (2) 1317201 擦構件76設置成在一部份接觸，驅動摩擦構件66容置在 保持器72之接觸部份的槽部74內。滑動摩擦構件76由 弧形部7 8和矩形凸部8 0所構成。弧形部7 8被彎曲，以 沿著驅動摩擦構件66的外圓周表面緊密接觸。該等矩形 凸部80分別從弧形部78的兩側突出。當該等凸部80分 別裝配進入形成在保持器72兩側且槽部74介於其間的凹 部時，滑動摩擦構件76相對於保持器72被定位。 φ 滑動摩擦構件76被彎成L形的板片彈簧（壓制構件 )82壓著，板片彈簧82的端部藉由螺絲84固定至保持 器72。藉由板片彈簧82的偏壓力，驅動摩擦構件66被 保持器72的槽部74和滑動摩擦構件76的弧形部78壓著 且被該兩者包夾在其間，以致可動構件68可摩擦地裝配 至驅動摩擦構件66。應注意的是，用以將板片彈簧82安 裝至保持器72的手段並不限於螺固，且可藉由例如扣合 (snapping)來裝配和安裝板片彈簧82。 Φ 其次’將說明具有上述結構之驅動單元60的操作。 當由未示於圖中的驅動電路施家電壓制壓電元件64 ，時，壓電元件在其軸向振動以膨脹或收縮。例如當施加具 ，有陡嵴上升和溫和下降的脈衝電壓時，壓電元件64快速 地（steeply )延伸且緩慢地收縮。此膨脹-收縮作業被傳 輸至驅動摩擦構件66，藉此，驅動摩擦構件66快速地運 動以返回其原始位置。當驅動摩擦構件66快速地運動時 ’可動構件68因其慣性力所以傾向停留在原來的位置， 並造成保持器72之槽部74和驅動摩擦構件66之間的滑 -5- (3) 1317201 動。然後，當驅動摩擦構件66緩慢地返回其原始位置時 ，可動構件和驅動摩擦構件66 —起運動，而不會發生滑 動。藉由重複此膨脹/收縮振動，可動構件68運動以接 近壓電元件6 4。 在和上述相反的原理中，當例如具有溫和上升且陡峭 下降之電壓施加至壓電元件64時，可動構件68可動構件 運動離開壓電元件64。 φ 應注意的是，日本H8-1 49 860 A專利是記載和本發明 有關之例示習知技藝文件。 爲了組合上述習知的驅動單元60，板片彈簧82必須 藉由螺絲固定至保持器72，且須組合滑動摩擦構件66, 而組合需花時間和勞力。板片彈簧82在組合期間也可能 發生塑性變形，在此情況時，在各單元之間會產生摩擦力 振動，也是造成單元效能振動的原因。此外，也可能在突 然掉落時，零組件分解或四散。 【發明內容】 . 本發明的目的是提供一種驅動單元，其能夠藉由刪除 ，組合步驟而獲致降低成本、藉由減少板片彈簧的塑性變形 而抑制驅動效能的變化、和防止由於掉落的震動而使零組 件分解和四散。 未了達成上述目的’本發明提供一種驅動單元，其包 含： 一機電轉換元件； -6- (4) (4)1317201 一驅動摩擦構件，其固定至該機電轉換元件的一端； 和 一可動構件，其功能性地裝配至該驅動摩擦構件，藉 由使該機電轉換元件膨脹和收縮地振動，該可動構件相對 於該驅動摩擦構件而運動，其中 用以將該可動構件壓抵著該驅動摩擦構件的一壓制構 件，被和該可動構件整合地建構。 在本發明的驅動單元中，該可動構件可包括一滑動部 和一動摩擦構件，其分別緊靠在該驅動摩擦構件上。該驅 動摩擦構件可形成爲大致圓柱形，且該可動構件的該滑動 部份可形成爲大致V形槽。再者，該驅動摩擦構件可形 成爲大致圓柱形，且該滑動摩擦構件具有對應於該驅動摩 擦構件之外圓周的一弧形部。 此外，在本發明的驅動單元中，該壓制構件將該滑動 摩擦構件壓抵著該驅動摩擦構件。該壓制構件和該滑動摩 擦構件彼此可機械式地定位。 此外’在本發明的驅動單元中，該壓制構件可直接緊 靠在該驅動摩擦構件上。該壓制構件的一緊靠部份，可具 有沿著該驅動摩擦構件之外圓周的一弧形。再者，該壓制 構件是一板片彈簧，其被該可動構件以懸臂方式支撐。 此外’在本發明的驅動單元中，該可動構件包括一保 持器，該保持器由樹脂材料製成且保持著一被動物件，並 且該壓制構件和該保持器可整合地建構。該壓制構件可被 嵌入成形於該保持器，以形成一整合的構件。再者，該可 (5) (5)1317201 動構件更包括一滑動摩擦構件，且該保持器具有一滑動部 ，且該滑動摩擦構件和該滑動部兩者可由金屬材料形成， 該滑動部緊靠在該驅動摩擦構件的外圓周上。 此外，在本發明的驅動單元中，可形成該壓制構件， 使其能相對於該驅動摩擦構件的軸方向扭轉，該驅動摩擦 構件是一軸向構件。該壓制構件可具有至少二臂部，該等 臂部在該軸方向彼此隔開，且大致垂直於該軸方向。再者 ，該二臂部可藉由在該驅動摩擦構件的該軸方向，切割該 壓制構件之寬度的W2或更多而形成。 此外，在本發明的驅動單元中，該壓制構件可具有一 基部，其被形成爲比其和該驅動摩擦構件接觸的部份更窄 。該基部藉由在該驅動摩擦構件的該軸方向，切割該壓制 構件之寬度的1/2或更多而形成。 再者，本發明的一方面提供一種驅動單元，包含： 一機電轉換元件； 一驅動摩擦構件，其固定至該機電轉換元件的一端； 一可動構件，其功能性地裝配至該驅動摩擦構件，藉 由使該機電轉換元件膨脹和收縮地振動，該可動構件相對 於該驅動摩擦構件而運動；和 一壓制構件’其與該可動構件整合地建構，以將該可 動構件壓抵著該驅動摩擦構件，其中 該可動構件包括一保持器，該保持器由樹脂材料製成 且保持著一被動物件’該壓制構件和該保持器整合地建構 ;該保持器具有由金屬材料製成一滑動部，該滑動部緊靠 -8 - (6) 1317201 在該驅動摩擦構件的外圓周；和該壓制構件是一板片彈簧 ’形成該板片彈簧使其能相對於該驅動摩擦構件的軸方向 扭轉’該驅動摩擦構件是一軸向構件。 依據本發明的驅動單元，因爲壓制構件藉由例如嵌入 成形而和可動構件整合設置，所以可省略組合壓制構件的 步驟’並可降低成本，此外，壓制構件不會因爲掉落的震 動而和可動件分離。 Φ 再者’在將壓制構件設置成直接緊靠在驅動摩擦構件 以省略滑動摩擦構件的情況，可進一步降低成本，且更容 易進行組合。再者，雖然在組合過程中藉由手擴張壓制構 件以組合滑動摩擦構件，會造成壓制構件塑性變形，構成 摩擦力和單元效能變化的因素，但是省略滑動摩擦構件可 減少此種情況發生。 再者，在形成壓制構件使其相對於驅動摩擦構件（其 爲軸向構件）之軸方向可扭轉的情況，即使壓制構件在和 φ 可動構件整合設置時已產生或多或少的歪斜，但是大致均 勻的壓制力可作用於在軸方向的驅動摩擦構件，所以可降 低摩擦力和驅動效能的變化。 【實施方式】 圖1是本發明實施例之驅動單元10的分解立體圖， 驅動單元1〇的組合狀態幾乎和圖6所示者相同。 驅動單元10是由圓柱形配重12、壓電元件（機電轉 換元件）1 4、驅動摩擦構件2 6、和可動構件1 8所組成。 ™ 9 - (7) (7)1317201 配重12固定至裝置的不可動部份，驅動單元10被倂入該 裝置。壓電元件64例如成圓筒形，且在其膨脹/收縮方 向的一端’以例如黏著方式固定至配重12。驅動摩擦構 件1 6例如爲圓柱形構件，且其以例如黏著方式固定至壓 電兀件14之膨脹/收縮方向的另一端。可動構件is藉由 摩擦力裝配至驅動摩擦構件16。圓柱形驅動摩擦構件16 允許驅動摩擦構件16輕易地以高尺寸準確性被生產。 可動構件18包括保持器22，其爲樹脂（例如ppS( 聚苯硫））、液體（結晶聚合物）模製物件，用以保持透 鏡20，透鏡20爲光學構件。設計保持器22，使得驅動摩 擦構件16可滑動地容置在大致V型的槽部24，槽部24 形成在保持器22之側部內。以樹脂材料形成保持器22， 能減少可動構件1 8的重量和生產成本。 關於驅動摩擦構件1 6，由例如S U S板形成的滑動摩 擦構件26設置成在一部份接觸，驅動摩擦構件16容置在 保持器22之接觸部份的槽部24內。滑動摩擦構件26由 弧形部28和矩形凸部30所構成。弧形部28被彎曲，以 沿著驅動摩擦構件16的外圓周表面緊密接觸。該等矩形 凸部30分別從弧形部28的兩側突出。當該等凸部30分 別裝配進入形成在保持器22兩側且槽部24介於其間的凹 部時，滑動摩擦構件26相對於保持器22被定位。滑動摩 擦構件2 6的弧形，在組合驅動單元1 〇期間，允許滑動摩 擦構件26輕易地容置驅動摩擦構件16。 滑動摩擦構件26被彎成L形的板片彈簧（壓制構件 10 - (8) (8)1317201 )32壓著。由金屬板形成的板片彈賛32和保持器22整 合地設置，其是藉由嵌入成形（inSert m〇lding)的樹脂 模製物件。板片彈簧32以懸臂的方式由保持器22所支撐 ，所以相較於兩端固定至保持器22之板片彈賛者’板片 彈簧32有利調整其偏壓的力量’且能局度容忍從其原始 姿勢的扭轉。藉由板片彈賛32的偏壓力里’驅動摩擦構 件16被保持器22的槽部24和滑動摩擦構件26的弧形部 28壓著且被該兩者包夾在其間’以致可動構件18可摩擦 地裝配至驅動摩擦構件16。 小凸塊27形成在滑動摩擦構件26的表面上’且板片 彈簧3 2中形成一小孔3 3。當這些凸塊2 7和孔3 3彼此裝 配時，滑動摩擦構件26相對於板片彈簧32被定位’藉此 省略滑動摩擦構件26相對於板片弾簧3 2的定位調整’以 使驅動單元1 0的組合變得容易。 具有上述結構之驅動單元10的操作，完全類似於習 知技藝例子所述之驅動單元60的操作，所以在此省略其 描述。 依據此實施例的驅動單元10，因爲以嵌入成形將板 片彈簧3 2整合地設在可動構件丨8，所以可省略組合板片 彈簧32的步驟，以降低成本。再者，板片彈簧不會因爲 掉落的衝擊而分離。 在以上所示的驅動單元1 〇中，驅動摩擦構件1 6被板 片彈簧藉由華動摩擦構件26壓著。但是也可省略滑動摩 擦構件26，使板片彈簧32直接接觸驅動摩擦構件16，所 -11 - (9) 1317201 以板片彈簧也當作滑動摩擦構件。在此情況中’可省略滑 動摩擦構件26,所以可進一步降低成本，且更容易執行 組合。再者，雖然在組合過程中，以手擴張板片彈簧32 以組合滑動摩擦構件26會造成板片彈簧32塑性變形，形 成摩擦力和驅動效能變化的因素，但是省略滑動摩擦構件 2 6可減少發生此種情況。 在其間，在藉由嵌入成形而將板片彈簧和可動構件 φ 1 8整合設置的情況，可能發生如圖2A所示在嵌入成形期 間，板片彈簧32以相對於可動構件1 8呈歪斜的狀態被固 定。在此種情況時，在組合之後，板片彈簧32如圖2B所 示，和驅動摩擦構件16(或滑動摩擦構件26，如果有滑 動摩擦構件的話）呈一側接觸，導致板片彈簧32不穩定 的壓制例。結果，在各別單元中，可動摩擦構件1 8抵住 驅動摩擦構件16的摩擦力會變化，造成驅動效能也會變 化。 # 因此，爲了防止板片彈簧歪斜地固定致造成壓制力不 穩定的情況，可將板片彈簧形成可相對於驅動摩擦構件 16之軸向扭轉。驅動摩擦構件16是軸向構件。 更明確地說’如圖3A所示，板片彈簧32具有二臂 部32a，其在驅動摩擦構件16的軸向彼此隔開，且其大 致垂直於軸向。此等臂部32a中的每一者具有中央部，該 中央部大致沿著驅動摩擦構件1 6的外圓周表面，彎曲呈 大致V形。由於上文所示設在板片彈簧32的二臂部32a ’所以即使在圖2 B所示板片彈簧3 2相對於保持器2 2呈 -12- (10) (10)1317201 歪斜固定的情況，當板片彈簧32組合至驅動摩擦構件16 時，二臂部32a相對於驅動摩擦構件16的軸方向之間會 產生扭轉，所以如圖3B所示’二臂部32a都可和驅動摩 擦構件16緊密接觸，因此有效的（active)壓制力大致均 勻，故可減少個別單元之間’摩擦力和驅動效能的變化。 在另—實施例中，可設置三個或更多的臂部32a’而不限 於二個。 如圖4所示，也可能在板片彈簧的基部形成比和驅動 摩擦構件16接觸的部份更薄的窄部32b，使板片彈簧32 相對於驅動摩擦構件16的軸向能在窄部32b扭轉。在此 情況中，板片彈簧32接觸驅動摩擦構件16的部份’被彎 曲呈大致V形，以大致沿著驅動摩擦構件1 6的外部圓周 表面延伸。結果，即使在板片彈簧32相對於保持器22呈 歪斜固定的情況，當板片彈簧32組合至驅動摩擦構件16 時，板片彈簧32相對於驅動摩擦構件16的軸方向’在窄 部3 2b會產生扭轉，所以板片彈簧32和驅動摩擦構件16 緊密接觸，因此有效的（active )壓制力會大致均勻，故 可減少在個別單元之間’摩擦力和單元效能的變化。 較佳地，圖3所示之板片彈簧3 2的二臂部3 2a、和 圖4所示之板片彈簧32的窄部32b ’藉由在驅動摩擦構 件16的軸向，切掉板片彈簧寬度的1/2或更多，以提供 板片彈簧32上述成功的扭轉功能。 在上述的驅動單元1〇中，因爲保持器是以樹脂材料 模製而成’所以和驅動摩擦構件16接觸的槽部24內表面 -13- (11) 1317201 ’也是以樹脂成形。但是如圖5 A和5 B所示，保持器2 2 之槽部24的內表面可由金屬材料34形成，該內表面當作 抵著驅動摩擦構件16的滑動部。金屬啥料34可在模製保 持器22期間’藉由嵌入而整合設置，或藉由其他手段（ 黏著、電鍍等）設置。在如上述抵著驅動摩擦構件16的 滑動部使由比樹脂材料更高硬度之金屬材料形成的情況， 可改善驅動效能’且可提升可動構件18和驅動摩擦構件 φ 16抵著摩擦的耐久性。 此外，在臂部32a或窄部3 2b形成在板片彈簧32的 情況，已說明過板片彈簧3 2也當作滑動摩擦構件。但是 此種板片彈簧32也可和滑動摩擦構件26組合使用。 雖然本發明已藉由例子參考附圖的方式充分描述，但 是應注意各種變化和修飾對熟悉該項技藝者是輕易地。因 此，除非此等變化和修飾脫離苯發明的精神和範圍，否則 其應解釋爲包含在本發明內。 【圖式簡單說明】 本發明參考附圖做進一步的說明，其中，在數個視圖 中類似的參考數字是指類似的零件。其中 圖1是驅動單元的分解立體圖； 圖2A和2B是顯示板片彈簧歪斜地嵌入成形於保持 器之狀態的視圖； 圖3A至3C是顯示使用具有二臂部之板片彈簧的驅 動單元的視圖； • 14 - (12) 1317201 圖4是顯示較薄部份設置在板片彈簧之基部的驅動單 元的視圖； 圖5A和5B是顯示金屬材料設在保持器之滑動部份 的驅動單元的視圖；和 圖6是顯示習知技藝之驅動單元的視圖。 【主要元件符號說明】 0 1 0 :驅動單元 1 2 :配重 1 4 :壓電元件 1 6 :驅動摩擦構件 1 8 :可動構件 20 :透鏡 22 :保持器 24 :槽部 φ 26 :滑動摩擦構件 27 :凸塊 2 8 :弧形部 3 〇 :凸部 3 2 :板片彈簧 32a :臂部 3 2 b :窄部 33 :孔 3 4 :金屬材料 -15- 1317201 習知驅動單元 配重 壓電元件 驅動摩擦構件 可動構件 透鏡 保持器 槽部 滑動摩擦構件 弧形部 凸部 板片彈簧 螺絲 -16-

Claims (1)

1317201 (1) 十、申請專利範園 1·一種驅動單元，包含： 一機電轉換元件； 一驅動摩擦構件，其固定至該機電轉換元件的一端； 和 一可動構件，其功能性地裝配至該驅動摩擦構件’藉 由使該機電轉換元件膨脹和收縮地振動，該可動構件相對 於該驅動摩擦構件而運動，其中 用以將該可動構件壓抵著該驅動摩擦構件的一壓制構 件，被和該可動構件整合地建構。 2.如申請專利範圍第1項所述的驅動單元’其中該可 動構件包括一滑動部和一動摩擦構件，其分別緊靠在該驅 動摩擦構件上。 3 ·如申請專利範圍第2項所述的驅動單元，其中該驅 動摩擦構件形成爲大致圓柱形，且該可動構件的該滑動部 份形成爲大致V形槽。 4. 如申請專利範圍第2項所述的驅動單元，其中該驅 動摩擦構件形成爲大致圓柱形，且該滑動摩擦構件具有對 應於該驅動摩擦構件之外圓周的一弧形部。 5. 如申請專利範圍第2項所述的驅動單元，其中該壓 制構件將該滑動摩擦構件壓抵著該驅動摩擦構件。 6 ·如申請專利範圍第5項所述的驅動單元，其中該壓 制構件和該滑動摩擦構件彼此機械式地定位。 7.如申請專利範圍第1項所述的驅動單元，其中該壓 -17- (2) 1317201 制構件直接緊靠在該驅動摩擦構件上。 8. 如申請專利範圍第7項所述的驅動單元，其中該壓 制構件的一緊靠部份’具有沿著該驅動摩擦構件之外圓周 的一弧形。 9. 如申請專利範圍第7項所述的驅動單元，其中該壓 制構件是一板片彈簧，其被該可動構件以懸臂方式支撑。 1 〇.如申請專利範圍第1項所述的驅動單元，其中該 φ 可動構件包括一保持器，該保持器由樹脂材料製成且保持 著一被動物件，並且該壓制構件和該保持器整合地建構。 U ·如申請專利範圍第1 〇項所述的驅動單元，其中該 壓制構件被嵌入成形於該保持器，以形成一整合的構件。 12.如申請專利範圍第10項所述的驅動單元，其中該 可動構件更包括一滑動摩擦構件，且該保持器具有一滑動 部，且該滑動摩擦構件和該滑動部兩者是由金屬材料形成 ，該滑動部緊靠在該驅動摩擦構件的外圓周上。 Φ 1 3 .如申請專利範圍第1項所述的驅動單元，其中形 成該壓制構件，使其能相對於該驅動摩擦構件的軸方向扭 轉，該驅動摩擦構件是一軸向構件。 1 4 ·如申請專利範圍第1項所述的驅動單元，其中該 壓制構件具有至少二臂部’該等臂部在該軸方向彼此隔開 ，且大致垂直於該軸方向。 15.如申請專利範圍第14項所述的驅動單元，其中該 二臂部藉由在該驅動摩擦樺件的該軸方向，切割該壓制構 件之寬度的1/2或更多而形成。 -18- (3) (3)1317201 1 6.如申請專利範圍第1項所述的驅動單元，其中該 壓制構件具有一基部，其被形成爲比其和該驅動摩擦構件 接觸的部份更窄。 I7·如申請專利範圍第16項所述的驅動單元’其中該 基部藉由在該驅動摩擦構件的該軸方向，切割該壓制構件 之寬度的1/2或更多而形成。 18. —種驅動單元，包含： 一機電轉換元件； 一驅動摩擦構件，其固定至該機電轉換元件的一端； 一可動構件，其功能性地裝配至該驅動摩擦構件，藉 由使該機電轉換元件膨脹和收縮地振動，該可動構件相對 於該驅動摩擦構件而運動；和 一壓制構件，其與該可動構件整合地建構，以將該可 動構件壓抵著該驅動摩擦構件，其中 該可動構件包括一保持器，該保持器由樹脂材料製成 且保持著一被動物件，該壓制構件和該保持器整合地建構 ;該保持器具有由金屬材料製成一滑動部，該滑動部緊靠 在該驅動摩擦構件的外圓周；和該壓制構件是一板片彈簧 ，形成該板片彈簧使其能相對於該驅動摩擦構件的軸方向 扭轉，該驅動摩擦構件是一軸向構件。 -19-