專利名稱：振動件以及具有該振動件的振動波驅(qū)動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超聲波馬達等的振動波驅(qū)動裝置以及振動波驅(qū)動裝置所使用的振動件。


圖13所示是現(xiàn)有的圓柱型的振動件，(a)是縱剖視圖，(b)表示其徑(R)向的振動模型。圖14所示是使用與圖13的振動件不同結(jié)構(gòu)的振動件的圓柱型的超聲波馬達，圖15所示是使用圖13的振動件的圓柱型的超聲波馬達的結(jié)構(gòu)圖。
在圖13中，1是金屬制的第1彈性體，2是金屬制的第2彈性體，3是作為電能—機械能轉(zhuǎn)換元件之層疊壓電元件(或單板的壓電元件的層疊體)，4是大致在中央部形成有使外徑比其它部位的大的臺階，同時在兩端部形成有螺紋部的軸，5是螺母。在彈性體1和彈性體2之間配置有層疊壓電元件3和未圖示的撓性印刷電路板，使軸4貫通并插入彈性體1、層疊壓電元件3、撓性印刷電路板以及彈性體2，一直到軸4的臺階與彈性體1相接觸。將螺母5擰到在貫通的軸4的端部形成的螺紋部上，用規(guī)定的壓力將層疊壓電元件3夾在彈性體1和彈性體2之間，并進行固定，由此構(gòu)成振動件。
而且，圖14的超聲波馬達上的振動件采用的結(jié)構(gòu)形式是使用螺栓狀的部件作為軸4，在軸4的軸向的大致中央形成的螺紋部旋合在在第1彈性體1的內(nèi)徑上形成的螺紋部上，由此將單板的壓電元件的層疊體夾在第1彈性體1和第2彈性體2之間。
在圖14、圖15中，7是轉(zhuǎn)子，采用的結(jié)構(gòu)形式是在轉(zhuǎn)子本環(huán)的下部設(shè)有與第1彈性體1的上面相對應(yīng)的接觸寬度小、且具有適度的彈性的彈簧環(huán)，該彈簧環(huán)的前端面與振動件的摩擦面相接觸。另外，在轉(zhuǎn)子7的另一個面上形成有凸部(或凹部)，使其與和轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)并傳遞馬達的輸出的齒輪8的凹部(或凸部)相配合。再有，齒輪8由用于安裝馬達的凸緣10在軸4的推力方向上進行定位，用于將壓力賦予上述轉(zhuǎn)子7的加壓彈簧15設(shè)置在該齒輪和轉(zhuǎn)子之間。11旋合在軸4的前端部，是固定凸緣10的螺母。
層疊壓電元件3(或單板的壓電元件的層疊體)的電極組形成2個電極群，當(dāng)從未圖示的電源向各電極群施加相位不同的交流電壓時，則振動件被激振，產(chǎn)生圖13(b)所示的位移正交的2個撓曲振動(在圖13(b)中僅示出了一個振動位移。另一個振動位移是垂直于紙面的方向)。通過調(diào)整該施加的電壓的相位，能在2個振動之間產(chǎn)生90度的時間相位差，其結(jié)果是，在圓柱型的振動件上能激起以軸為中心旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)(擺頭)運動。
其結(jié)果是，在與轉(zhuǎn)子7接觸的第1彈性體1的上表面形成橢圓運動，被具有耐摩性能的部件壓著的轉(zhuǎn)子7進行摩擦驅(qū)動，轉(zhuǎn)子7、齒輪8和加壓彈簧15成為一體，向與彈性體旋轉(zhuǎn)方向相反的方向旋轉(zhuǎn)。
圖15的超聲波馬達，進一步簡化了圖14的馬達，以降低成本。圖14的振動件，由于軸的下端部4的直徑大，所以，必須用大直徑的材料切削加工制成，因此，加工時間即長，材料費浪費的也多。另外，由于上部和下部直徑差較大，所以，不適合于采用滾軋加工等加工成本低的塑性加工工藝，因此還存在必須依賴機械加工的缺點。
解決了這些問題的是圖15的超聲波馬達，該超聲波馬達將軸設(shè)計成能滾軋加工的形狀，以便降低成本。
與圓環(huán)型的超聲波馬達相比，圖13至圖15所示的圓柱型的超聲波馬達非常小，而且，為了極力降低部件加工成本，與圓環(huán)型的相比，各部件都制成單純的形狀。
為了使該馬達更小，實施了另外的縮短馬達長度的方案。
但是，若使馬達更小，隨之而來的是各部件也要變小，所以，在部件的強度方面會出現(xiàn)不利的情況。例如，在要制造將圖13的振動件縮小1/2的馬達的場合，由于彈性體、軸的直徑為1/2，所以，當(dāng)然是彈性體1、2和壓電元件3的接觸面的面積變成1/4。
為了使這些接觸面上的面壓與縮小前的相等，軸和螺母的擰緊力應(yīng)該是1/4，所以，即使軸的橫截面積變成1/4(拉伸強度1/4)也沒問題。但是，在象該振動件那樣，用螺紋擰緊彈性體的場合，若該擰緊力矩與軸向的壓力成正比的話，則在這種場合，雖然擰緊力矩為1/4就可以了，但軸上產(chǎn)生的最大的剪切應(yīng)力τ可以用τ＝16T/πd3(T擰緊力矩，d軸的直徑)來表示，因此，變成原來形狀的2倍。即，在使用相同的材料的場合，軸的強度只是原來的1/2。特別是，如圖13所示，在軸的一端(圖中的上半部分)較細(xì)的場合，如圖17所示，在用卡具24擰緊螺母5時，雖然用卡具25固定著不讓軸4旋轉(zhuǎn)，但若用卡具25抓住軸4的細(xì)的部分，要擰緊螺母的話，該細(xì)的部分會出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)斷裂現(xiàn)象，因此，存在不能賦予足夠大的擰緊力矩的問題。
在振動件大到某種程度的場合，如圖16所示，雖然用卡具23等支承軸4的臺階部，從上方加上預(yù)壓力(圖中P)，將軸4、彈性體1、2以及壓電元件3固定在一起，能用卡具22卡住螺母5將其擰緊，但在振動件較小的場合(例如軸的直徑在2mm以下)，就連插入卡具23的間隙都不能保證。
另一方面，象圖13那樣的Langevin型的振動件存在的問題是，在彈性體1上也設(shè)有與螺母5相同的螺紋部，在是抓住螺母5和彈性體1擰緊壓電元件那樣的結(jié)構(gòu)的場合，通過擰緊成為一體的彈性體1、2、壓電元件3、螺母5這一組與軸4的、推力方向的相對位置難以定位。
原因是，若要抓住彈性體1、將其固定，旋轉(zhuǎn)螺母并將其擰緊的話，軸4由于螺母5的螺紋部的摩擦力而與螺母5一起旋轉(zhuǎn)，所以，軸4相對彈性體1、相對地移動到圖中的上方。也就是說，若要旋轉(zhuǎn)螺母5將其擰緊的話，彈性體1離開了凸緣10。由于軸4的移動量每次都不相同，所以，難以將軸4和彈性體1始終配置在相同的位置。因此，用固定在軸4上的凸緣10和彈性體1的距離來設(shè)定轉(zhuǎn)子的加壓力的結(jié)構(gòu)，難以將加壓力設(shè)定成一定的。
可以認(rèn)為最好是盡量改良振動件。
本發(fā)明的另一個側(cè)面在于提供一種振動件，該振動件將彈性體和電能—機械能轉(zhuǎn)換元件配置在臺階和夾緊部件之間，所述的臺階形成于貫穿彈性體和電能—機械能轉(zhuǎn)換元件的軸上，而所述的夾緊部件螺合于形成在上述軸的螺紋部上，通過將該夾緊部件擰到軸上，固定彈性體和電能—機械能轉(zhuǎn)換元件，該彈性體通過在自身的內(nèi)壁切削出的螺紋與在軸上形成的另一螺紋部旋合，該彈性體與軸旋合的部位、和夾緊部件與軸旋合的部位，其螺紋的旋轉(zhuǎn)方向相反。
本發(fā)明的另一個側(cè)面在于提供一種具有上述振動件的振動波驅(qū)動裝置。
圖2是本發(fā)明的圖1所示的振動件的變形例的剖視圖。
圖3是本發(fā)明的圖1所示的振動件的變形例的剖視圖。
圖4是本發(fā)明的圖1所示的振動件的變形例的剖視圖。
圖5是本發(fā)明的其它實施形式的振動件的剖視圖。
圖6是本發(fā)明的又一其它實施形式的振動件的剖視圖和俯視圖。
圖7是本發(fā)明的圖6所示的振動件的變形例的剖視圖和俯視圖。
圖8是本發(fā)明的圖6所示的振動件的變形例的剖視圖和俯視圖。
圖9是本發(fā)明的圖6所示的振動件的變形例的剖視圖和俯視圖。
圖10是本發(fā)明的圖6所示的振動件的變形例的剖視圖和俯視圖。
圖11是本發(fā)明的又一其它實施形式的振動件的剖視圖。
圖12是使用圖1至圖11的任意一種振動件的振動波驅(qū)動裝置(超聲波馬達)的剖視圖。
圖13是現(xiàn)有的圓柱型振動件的剖視圖和振動模型圖。
圖14是使用現(xiàn)有的圓柱型振動件的振動波驅(qū)動裝置(超聲波馬達)的剖視圖。
圖15是使用圖13的圓柱型振動件的振動波驅(qū)動裝置(超聲波馬達)的剖視圖。
圖16是組裝現(xiàn)有的圓柱型振動件的示意圖。
圖17是組裝又一現(xiàn)有的圓柱型振動件的示意圖。
在軸4的下端(外螺紋)和螺母5(內(nèi)螺紋)上，形成有為右旋螺紋的第2螺紋部，通過將螺母5擰緊在軸4的下端，將壓力賦予夾在臺階4a和螺母5之間的部件，并牢固地固定。
在軸4的臺階4a的下側(cè)(外螺紋)和彈性體1(內(nèi)螺紋)上形成有為左旋螺紋的第1螺紋部，旋入并固定在軸4上，直到彈性體1的上表面1a碰到臺階4a的下表面。也就是說，由臺階4a限制彈性體1的推力方向(軸向)的位置。
在軸4上，將位于彈性體1、壓電元件3、彈性體2的內(nèi)部的部位作為夾持部，以臺階4a為界、將位于與夾持部相反一側(cè)的部位作為支承部。固定該支承部的前端，支承整個振動件。軸4的支承部制成外徑比夾持部的小。這是為了使軸4具有充分的彈性，使其在給壓電元件3施加交變電壓、激勵振動件讓它振動時，即使支承部的前端固定位了，也不會阻礙振動件振動。
在進行該振動件的組裝時，在將彈性體1擰到軸4的第1螺紋部上之后，依次將壓電元件3、撓性印刷電路板6、第2彈性體2套裝在軸4上，最后，將螺母5擰到軸4的第2螺紋部上。當(dāng)擰緊螺母5時，軸4由于摩擦要向與擰螺母5相同的方向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)軸4向與螺母5相同的方向旋轉(zhuǎn)時，在彈性體1上作用有要緊貼在臺階4a上的力。這是因為第1螺紋部相對第2螺紋部螺紋的旋轉(zhuǎn)方向相反的原故。當(dāng)將螺母5擰到軸4上時，由于彈性體1必然緊貼在臺階4a上，所以，彈性體1和臺階4a的位置關(guān)系始終是相同的。因此，若用該振動件構(gòu)成圖14、15所示的振動波驅(qū)動裝置(超聲波馬達)，凸緣10與彈性體1的表面的距離始終是一定的，因此，容易調(diào)整將轉(zhuǎn)子7壓靠在振動件上的彈簧15的壓力。
而且，在擰緊螺母5之前，最好是調(diào)整好壓電元件3和彈性體2的軸及其旋轉(zhuǎn)相位。另外，在擰緊螺母5時，為了防止壓電元件3旋轉(zhuǎn)，最好是推壓彈性體2、給它施加軸向的預(yù)壓力。
再有，在最好是在給夾持部施加壓力時，一邊壓著彈性體1和彈性體2，一邊擰緊螺母5。
圖2和圖3的振動件，是圖1的振動件的變形例。圖2的振動件和圖3的振動件，為了降低撓曲振動的共振頻率，加大了第1彈性體1的軸向長度。由于僅簡單地加長彈性體1，就加長了整個振動件(到軸前端的長度)的長度，所以，在彈性體1上能形成直徑比軸的貫通孔大、且在軸向上凹下去的凹部，將軸4的臺階4a嵌入到該凹部的內(nèi)側(cè)。換句話說，在彈性體1上能形成由于在中途改變直徑而設(shè)有臺階差的貫通孔，軸4的臺階4a抵在該臺階差上。
在軸4的端部和第2彈性體2的內(nèi)周部設(shè)置有為右旋螺紋的第2螺紋部，在彈性體1的凹部的內(nèi)周部和軸4的臺階部的側(cè)面設(shè)置有為左旋螺紋之第1螺紋部。
圖3所示的例子是將第3彈性體12插入到彈性體1和壓電元件3之間的結(jié)構(gòu)。這是用于使共振頻率比圖2的振動件的共振頻率更小的部件，為了減小第1彈性體的外徑同時充分地確保第1彈性體1與壓電元件3的夾持力，將外徑與壓電元件3的外徑相同的彈性體12配置在彈性體1和壓電元件3之間。
圖2、圖3的振動件，彈性體2起到圖1所示的螺母5的作用。也就是說，彈性體2和軸4形成有為右旋螺紋的第2螺紋部。在將彈性體1、彈性體12、壓電元件3、撓性印刷電路板6嵌裝在臺階4a上之后，通過擰緊彈性體2，給夾在臺階4a和彈性體2之間的部件施加壓力并將其固定。
當(dāng)擰緊彈性體2時，軸4要向與彈性體2相同的方向旋轉(zhuǎn)，由于左旋螺紋的作用，在彈性體1上作用有要緊貼在臺階4a上的力。因此，與圖1的振動件一樣，在夾緊夾在臺階4a和第2螺紋部之間的部件并牢固地固定時，能使臺階4a和彈性體1的位置關(guān)系始終相同。
圖4的振動件也是圖1的振動件的變形例。該振動件為了使共振頻率比圖3所示的振動件的共振頻率還低，在第1彈性體1中，減小了與第3彈性體12接觸一側(cè)的外徑(圖4的D)。另外，如圖4(b)所示，將為左旋螺紋之第1螺紋部設(shè)置在臺階4a的下側(cè)、也就是設(shè)置在夾持部一側(cè)，以使彈性體1與彈性體12接觸的面G的面壓分布越靠近外周壓強越大。因此，該振動件為一直到軸4的臺階4a的最外周部都起到加壓點的作用的結(jié)構(gòu)。
這樣一來，由于該結(jié)構(gòu)施加的是越靠近彈性體1與彈性體12接觸的面的外周一側(cè)壓強越大的壓力，所以，減小了共振頻率的漂移，能構(gòu)成特性穩(wěn)定的振動件。
另外，該結(jié)構(gòu)如圖4(b)所示，由于軸臺階部4a與第1彈性體1接觸的面F的面積，設(shè)計得比圖3所示的振動件的大(因為若在最外周上切削螺紋，面F的最大直徑比螺紋的溝底徑要小)，所以，能使面F的面壓比圖3的小。因此，能防止面F的材料塑性變形等，也能獲得防止振動特性隨著時間增加而變壞的效果。
圖5所示是本發(fā)明的又一其它實施形式。圖5(a)是振動件的縱剖視圖，圖5(b)所示是(a)的A部放大圖。
圖5的振動件，為用于固定第1彈性體1和軸4的結(jié)構(gòu)，在嵌裝軸4的臺階4a的彈性體1的凹部的側(cè)面和臺階4a的側(cè)面之間填充有粘接劑，另外，在臺階4a和彈性體1的凹部的接觸面之間也填充有粘接劑，以連接軸4和彈性體1。由于臺階4a下側(cè)的部位由于被振動件激起的振動所產(chǎn)生的應(yīng)變大，所以，最好不要插入粘接劑等振動衰減大的材料。雖然對該粘接劑并沒有特別的限定，只要是一般使用的粘接劑(環(huán)氧樹脂系、氰基丙烯酸酯系等)任何一種都可以，但，為了提高振動件的振動特性，適合于采用振動衰減小的材料、也就是硬化后的硬度高的材料。另外，在使用該振動件的環(huán)境溫度較高的場合，或在該振動件的發(fā)熱量較大的場合，最好采用溫度特性好的粘接劑。
由于用粘接劑固定軸4和彈性體1，所以，在擰緊第2彈性體2時，不會改變軸4和彈性體1的位置關(guān)系。
另外，即使不用粘接劑，也可以用釬焊連接軸4和彈性體1。釬焊的部分，最好是彈性體1和軸4嵌合或緊密貼合的部分，例如，圖1的振動件的第1螺紋部，圖5的振動件的填充粘接劑的部位。只要能牢固地固定2個部件，什么釬焊形式都可以。
另外，也可以考慮將軸4壓入彈性體1中進行連接的形式。彈性體1的凹部的內(nèi)徑和軸4的臺階4a的外徑配合的部位最好是過盈配合。另外，作為實施過盈配合的方式，可以采用熱嵌配合等。再有，為增大這2個部件的結(jié)合強度，最好在軸的配合部外周實施滾花等。
圖6所示是本發(fā)明的又一其它實施形式。圖6所示的振動件，為了限制軸4相對第1彈性體1繞軸旋轉(zhuǎn)，將軸4的臺階部4a的截面形狀切削成D狀，而且，將彈性體1的與軸臺階部4a配合的部分也制成與其相吻合的形狀。
在該配合部，雖然彈性體1和軸4，對于推力方向的移動來說，能自由地移動到彈性體1和臺階4a相接觸，但，對于繞軸的旋轉(zhuǎn)來說卻被限制住了，不能相互自由地旋轉(zhuǎn)。
圖7的振動件是圖6的振動件的變形例。表示將圖6的軸臺階部的截面形狀制成正方形的例子。當(dāng)激勵圖6或圖7所示的彈性體進行撓曲振動時，直徑小的第1彈性體1的部分的變形，與它下面的第3彈性體12、層疊壓電元件3、第2彈性體2相比要大很多。尤其是圖中的軸臺階部4a和彈性體1的凹部配合的部位附近，由于變形產(chǎn)生的應(yīng)變變大了。
由于臺階4a應(yīng)變大，所以，其截面形狀對振動件的撓曲振動的共振頻率影響很大。因此，臺階4a最好制成相對軸的中心部為軸對稱的截面形狀。如圖6的振動件那樣，在臺階4a的截面形狀是非軸對稱的場合，難以使正交的2個撓曲振動的共振頻率一致。例如，如圖7的上部所示的俯視圖那樣，由于若相對正交的2個軸(X、Y軸)的斷面2次矩相等的話，撓曲剛性相等，所以，正交的2個軸的撓曲振動的共振頻率相等。但是，如圖6所示，在形狀為相對X、Y軸的斷面2次矩不相等的場合，一般情況下，正交的2個共振頻率不一致。因此，必須進行加工，以調(diào)整彈性體的形狀，使2個軸的共振頻率一致。
雖然圖7所示是正方形截面的例子，但正八角形等，只要是對正交的2個軸的斷面2次矩相等的形狀，任何形狀都可以。
圖8的振動件也是圖6的振動件的變形例。本實施例，為了進一步降低振動件的撓曲振動的共振頻率，加長了第1彈性體1的軸向長度，且減小了因振動引起的應(yīng)變大的第3彈性體13一側(cè)的部位D的直徑。
將軸4的臺階部4a的截面形狀切削成D狀，與彈性體1的軸臺階部4a配合的部分也制成與其相吻合的形狀，為限制軸4和彈性體1繞軸相互旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)。
在組裝該振動件時，為了在彈性體1和螺母2之間施加規(guī)定的夾持力，必須握住彈性體1和螺母2給與規(guī)定的擰緊力矩。但是，由于彈性體1如圖所示，制成薄壁形狀，所以，當(dāng)握住C部的外周想要使其旋轉(zhuǎn)時，彈性體1會產(chǎn)生變形。
其結(jié)果是，彈性體1的圓筒形狀變形，同時，彈性體1和彈性體2的接觸面也變形，正交的X軸、Y軸方向的振動件的2個振動模型的頻率不一致等，給振動件的振動特性帶來不利的影響。
因此，在彈性體1的上端面上設(shè)置槽13，使其在擰緊該振動件時，能用與該槽13配合的卡具使彈性體1旋轉(zhuǎn)，或摁住彈性體1。這樣一來，不用給彈性體1施加多余的外力，就能進行振動件的組裝。
雖然在圖8的振動件上設(shè)置了4個槽13，使彈性體1的形狀相對X軸和Y軸為對稱的，但無論槽有多少個都可以。
圖9的振動件也是圖6的振動件的變形例。將軸4的臺階4a的截面形狀切削成D狀，與第1彈性體1的軸臺階部4a配合的部分也制成與其相吻合的形狀，為限制軸4和彈性體1繞軸相互旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)。
與圖8的振動件不同之處是并不在彈性體1的上端面上設(shè)置槽，而是在彈性體1的側(cè)面設(shè)置4個孔14。將卡具嵌合在該孔14中，使彈性體1旋轉(zhuǎn)，或支承著給振動件施加要求的壓力。
而且，雖然在圖9中，孔14是通孔，但是，如果能充分地滿足嵌合卡具、施加旋轉(zhuǎn)力矩的功能的話，當(dāng)然不必是通孔。另外，孔的數(shù)量也不必是4個。
圖10的振動件也是圖6的振動件的變形例。將軸4的臺階4a的截面形狀切削成D狀，將第1彈性體1的與軸臺階部4a配合的部分也制成與其相吻合的形狀。將彈性體1的外徑C的形狀制成八角形，是能用板手狀的工具使彈性體旋轉(zhuǎn)的。在該圖10中，雖然將彈性體1的外徑尺寸大的部位C制成正八角形，但，即使是外徑尺寸小的部位D也沒關(guān)系，另外，形狀也并不限于正八角形。
圖11所示是本發(fā)明的又一其它實施形式。在軸4的下端和第2彈性體2上，形成有為右旋螺紋的第2螺紋部，用以連接軸4和第2彈性體2。在軸4的臺階4a的上側(cè)和第1彈性體1上形成有為左旋螺紋的第1螺紋部，用以連接軸4和第1彈性體1。臺階4a的上側(cè)的外徑比下側(cè)的外徑小。在該臺階4a和彈性體2之間夾著第3彈性體12和壓電元件3。彈性體1的外徑與臺階4a的下側(cè)的外徑大致相同，雖然臺階4a與彈性體12接觸，但彈性體1其不與彈性體12接觸的方面與以上所述的其它的振動件不同。彈性體1，為了降低整個振動件的共振頻率，減小了與臺階4a接觸一側(cè)的外徑。
圖11的振動件的優(yōu)點，并不依賴彈性體1的材質(zhì)，而在于能將足夠的壓力加在彈性體12上，構(gòu)成振動件。
例如，在是圖10所示的振動件的場合，在彈性體1和彈性體12的接觸面上施加有由于用軸4的臺階4a和彈性體2夾緊而產(chǎn)生的很大的壓縮應(yīng)力和由于被振動件激起的振動的繞曲成分而產(chǎn)生的壓縮應(yīng)力。特別是，由于這樣的直徑小的部分因彎曲而產(chǎn)生的應(yīng)變大，所以，施加的壓縮應(yīng)力也大。
另一方面，彈性體1也是對振動件的共振頻率的影響很大部件。在想要降低振動件的共振頻率的場合，或者減小彈性體1的與彈性體12接觸一側(cè)的部位(D部)的外徑，或者選擇楊氏模量小的材料，例如黃銅(Bs)等。但是，根據(jù)內(nèi)側(cè)的軸徑等的情況減小D部的外徑也有界限，另外，楊氏模量小的材料一般情況下有材料強度(拉伸、壓縮強度)小的缺點。也就是說，為了充分確保彈性體1和彈性體12的接觸面的強度，若用SUS等材料構(gòu)成彈性體的話，會產(chǎn)生共振頻率變高的問題。例如，在彈性體12是φ10mm、從彈性體2到彈性體1的長度是10mm、用鐵系材料構(gòu)成除了壓電元件3之外的部件時，共振頻率是80～100kHz。
為了降低共振頻率，若選擇例如Bs等材料作為彈性體1的材料的話，由于強度不大，一部分會產(chǎn)生塑性變形，有可能特性不穩(wěn)定。這樣一來，圖10的振動件的彈性體1，需要滿足楊氏模量和強度兩個條件，滿足該條件的材料極其有限。
因此，在圖11的振動件，與施加有很大的壓縮應(yīng)力的彈性體12接觸的接觸面用強度足夠大的軸構(gòu)成，采用該壓縮應(yīng)力不施加在彈性體1上的結(jié)構(gòu)。這樣一來，彈性體1不必要求高強度，選擇彈性體1的材料的自由度變大了。
而且，軸4的臺階4a的與彈性體12接觸的接觸面，如圖11(b)所示，為圓錐狀，臺階4a的外周部最強有力地與彈性體12接觸。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，接觸面G的應(yīng)力分布，越靠近外周應(yīng)力越大(外周壓力大)。
圖12是振動波驅(qū)動裝置之一種——超聲波馬達，是具有圖8的振動件的。該振動件是上述圖1～圖11的振動件的任何一種都可以。
第3彈性體12用具有耐摩性的材料(例如氧化鋁板)構(gòu)成。7是轉(zhuǎn)子(移動子)，采用在轉(zhuǎn)子本環(huán)的下部設(shè)有具有適度的彈性的彈簧環(huán)的結(jié)構(gòu)。該彈簧環(huán)的前端面與第3彈性體12的表面接觸。另外，在轉(zhuǎn)子7的另一個面上，形成有凸部(或凹部)，使其與和轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)并傳遞馬達的輸出的齒輪8的凹部(或凸部)相配合。內(nèi)徑比第1彈性體1的外徑大的圓環(huán)型的轉(zhuǎn)子7從外周完全覆蓋彈性體1。轉(zhuǎn)子7通過設(shè)置在轉(zhuǎn)子7和與轉(zhuǎn)子7一起旋轉(zhuǎn)的齒輪8之間的彈性件(彈簧)15向彈性體12加壓。
齒輪8由于彈簧15的反力，壓靠在用于支承馬達的凸緣10上。由于齒輪8徑向具有適度的間隙地與轉(zhuǎn)子7相配合，所以，在轉(zhuǎn)子7旋轉(zhuǎn)時，齒輪8不會產(chǎn)生震顫，能平穩(wěn)地旋轉(zhuǎn)。
當(dāng)由未圖示的電源電路通過撓性印刷電路板6給壓電元件3施加相位不同的2個交變信號時，能在彈性體12的表面上激起行波。加壓并與彈性體12的表面接觸的轉(zhuǎn)子7，由于與彈性體12的摩擦力象是被行波推動一樣進行旋轉(zhuǎn)運動。
圖12的超聲波馬達，將轉(zhuǎn)子7配置在振動件的外周，因此，能縮短馬達的軸向上的長度，能實現(xiàn)馬達的小型化。
而且，從圖2到圖12所記載的振動件，雖然是由第2彈性體和軸4構(gòu)成第2螺紋部，但，與圖1一樣，即使換成由螺母5和軸4構(gòu)成第2螺紋部也沒關(guān)系。
權(quán)利要求
1.一種振動件，具有形成有通孔的彈性體；夾緊部件；配置在該彈性體和該夾緊部件之間，形成有通孔的電能—機械能轉(zhuǎn)換元件；形成有與該夾緊部件旋合的螺紋部以及限制該彈性體的推力方向的位置的臺階部并插入在該彈性體和該電能—機械能轉(zhuǎn)換元件的通孔中的軸，通過將該夾緊部件擰緊在軸上，固定夾持在該臺階部和該夾緊部件之間的該彈性體和該電能—機械能轉(zhuǎn)換元件，其特征是限制該軸相對該彈性體繞軸旋轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的振動件，其特征是該彈性體形成有與軸相配合的锪孔部，該锪孔部的形狀使得軸不能相對彈性體轉(zhuǎn)動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的振動件，其特征是該軸和該彈性體連接成它們之間不能相對旋轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的振動件，其特征是該軸和該彈性體，采用粘接、釬焊、以及壓入任意一種形式進行連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的振動件，其特征是該彈性體沿圓周方向并向該軸的軸向形成有多個具有凹陷部的槽。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的振動件，其特征是該彈性體的外周面上設(shè)有多個凹部。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的振動件，其特征是該夾緊部件用另一彈性體構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的振動件，其特征是該夾緊部件是螺母。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的振動件，其特征是在該彈性體和該電能—機械能轉(zhuǎn)換元件之間配置有另一彈性體。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的振動件，其特征是也將該電能—機械能轉(zhuǎn)換元件夾持并固定在該臺階部和該夾緊部件之間。
11.一種振動件，具有具有在內(nèi)壁上形成有螺紋部的通孔的彈性體；形成有螺紋部的夾緊部件；配置在該彈性體和夾緊部件之間、形成有通孔的電能—機械能轉(zhuǎn)換元件；軸，該軸形成有與該彈性體的螺紋部旋合的第1螺紋部、與該夾緊部件的螺紋部旋合的第2螺紋部、以及限制該彈性體的推力方向的位置的臺階，并能插入到該彈性體和該電能—機械能轉(zhuǎn)換元件的通孔中，通過將該夾緊部件擰緊在軸上，固定夾持在該臺階部和該夾緊部件之間的該彈性體和該電能—機械能轉(zhuǎn)換元件，其特征是該第1螺紋部和該第2螺紋部螺紋的旋轉(zhuǎn)方向相反。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的振動件，其特征是該夾緊部件用彈性體構(gòu)成。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的振動件，其特征是該夾緊部件是螺母。
14.根據(jù)權(quán)利要求11的振動件，其特征是在該彈性體和該電能—機械能轉(zhuǎn)換元件之間配置有另一彈性體。
15.根據(jù)權(quán)利要求11的振動件，其特征是也將該電能—機械能轉(zhuǎn)換元件夾持并固定在該臺階部和該夾緊部件之間。
16.一種振動波驅(qū)動裝置，其特征是具有權(quán)利要求1的振動件；和用規(guī)定的加壓力壓在該振動件上并與其接觸，能以該振動件的軸為中心旋轉(zhuǎn)的移動子。
17.一種振動波驅(qū)動裝置，其特征是具有權(quán)利要求11的振動件；和用規(guī)定的加壓力壓在該振動件上并與其接觸，能以該振動件的軸為中心旋轉(zhuǎn)的移動子。
全文摘要
一種振動件，具有形成有通孔的彈性體；夾緊部件；配置在該彈性體和該夾緊部件之間，形成有通孔的電能—機械能轉(zhuǎn)換元件；形成有與該夾緊部件旋合的螺紋部以及限制該彈性體的推力方向的位置的臺階部并插入在該彈性體和該電能—機械能轉(zhuǎn)換元件的通孔中的軸，通過將該夾緊部件擰緊在軸上，固定夾持在該臺階部和該夾緊部件之間的該彈性體和該電能—機械能轉(zhuǎn)換元件，其特征是限制該軸相對該彈性體繞軸旋轉(zhuǎn)。
文檔編號H01L41/09GK1429666SQ0215932
公開日2003年7月16日 申請日期2002年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月27日
發(fā)明者關(guān)裕之, 小島信行, 日塔潔 申請人:佳能株式會社