專利名稱：壓電促動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及壓電促動器(圧電7夕于二工一夕一)，尤其是涉及可進(jìn)行機(jī)
械驅(qū)動機(jī)構(gòu)中的電氣控制的離合器裝置用的壓電促動器。
背景技術(shù)：
專利文獻(xiàn)l中，不論技術(shù)領(lǐng)域，對電控式鎖機(jī)構(gòu)都要求獨(dú)占權(quán)，其鎖機(jī) 構(gòu)的特征在于，"在可往復(fù)移動的設(shè)置于箱體內(nèi)的中空柱塞(中空操作桿)的 內(nèi)部，在中空操作桿的長度方向配設(shè)有長形狀的壓電元件，由分割成兩部分 的中空操作桿片保持且夾持所述長形狀壓電元件的基端部，使得自基端部起
爪的卡合片)的中空操作桿片的內(nèi)部延長的接受腳部，經(jīng)由引線向壓電元件 施加電壓信號時，壓電元件的自由端部位移變化而推壓所述卡合片的接受腳 部，由此，卡合片以一端部的支軸為支點(diǎn)，其卡合前端部自形成于中空操作 桿片的外面的傾斜狀切槽分離"。
對專利文獻(xiàn)1進(jìn)4亍附帶說明的話，就可以i人定，專利文獻(xiàn)l在以下方面 存在新穎事項，
(A) 將長形狀的壓電元件以一端部固定的狀態(tài)安裝在中空操作桿內(nèi)；
(B) 未圖示，引線與中空操作桿的水平移動量相對應(yīng)可移動；
(C) 使橫T字形狀的卡合片以其接受腳部與壓電元件的自由端部相對 的方式向中空操作桿的內(nèi)部延長，并且，和接受腳部交叉的卡合前端部和中 空操作桿片的外面的傾斜狀切槽卡脫。
但是，專利文獻(xiàn)l記載的電控式鎖機(jī)構(gòu)中，由于壓電元件以夾持的狀態(tài) 內(nèi)置在中空操作桿片中，且使稱作卡爪的卡合片的腳部延長到壓電元件的自 由端部附近，因此，存在必須復(fù)雜地構(gòu)成中空操作桿片之類的問題。還有零 部件數(shù)量多這樣的缺點(diǎn)。另外，存在未圖示的引線因?qū)?yīng)中空操作桿的水平 移動量移動而損傷這樣的缺點(diǎn)。還存在壓電元件的長度被中空操作桿的長度 限定的問題。
專利文獻(xiàn)1:日本特表2006-519465號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所期望的目的是能夠在箱體的內(nèi)部空間容易地組裝長形狀壓電元 件、可動卡止部件、柱塞及彈簧部件。第二目的是引線可動而不損傷。第三 目的是能夠使位移量大的長形狀壓電元件(促動器)與柱塞的長度無關(guān)而進(jìn) 行安裝。第四目的是以簡單的結(jié)構(gòu)使可動卡止部件與柱塞可靠地卡脫。其他 目的是即使箱體自外部直接或間接地受到?jīng)_擊或振動，可動卡止部件及壓電 元件也不會向鎖止方向進(jìn)行位移而成為鎖止?fàn)顟B(tài)。
本發(fā)明的壓電促動器，在箱體的內(nèi)部組裝有柱塞、常時在突出的方向 對該柱塞施力的彈簧部件、將電壓信號轉(zhuǎn)換為機(jī)械性的位移的長形狀壓電元 件、和該壓電元件相互作用而進(jìn)行位置變化的可動卡止部件，其特征在于， 將所述長形狀壓電元件以沿所述箱體的內(nèi)壁的方式配設(shè)于所述柱塞的外部， 另外，長形狀的壓電元件的自由端部以接觸方式或插入方式的任一方式與可 動卡止部件卡合，此外，所述可動卡止部件相對所述柱塞的卡合或非卡合的 控制是基于所述長形狀壓電元件的俯仰作用進(jìn)行的控制。
由于壓電元件定位在柱塞的外部，且使該壓電元件的自由端部以與可動 卡止部件接觸方式或插入方式的任一方式卡合，因此，能夠容易地組裝各部 件，并且，能夠使可動卡止部件順暢地進(jìn)行位置變化。另外，能夠?qū)弘娫?件與柱塞的長度無關(guān)系地、沿箱體的內(nèi)壁進(jìn)行配設(shè)，因此，可以使用更長的 壓電元4牛。
本發(fā)明第二方面，由于在箱體內(nèi)設(shè)置有具有向壓電元件施加電壓的驅(qū)動 部的基板，因此引線不與柱塞一起移動。因而，不會損傷引線。
本發(fā)明第三方面，可以在箱體內(nèi)安裝位移量大的長形狀的壓電元件。
本發(fā)明第三方面，能夠最大限度地得到可動卡止部件的水平平衡。附帶 說明一下，自外部向箱體施加沖擊或振動時，無論壓電元件的剛性功能的強(qiáng) 弱如何，都會因重量而失去水平平衡，其結(jié)果是，存在壓電促動器有可能成 為鎖止?fàn)顟B(tài)這樣的問題，但本發(fā)明能夠消除這樣的問題點(diǎn)。
本發(fā)明的第五方面，可動卡止部件順暢地進(jìn)行位置變化。


圖1是第1實(shí)施例的概略說明圖；圖1 (a)是圖1的局部放大圖2是圖1的2-2線概略剖面說明圖3是圖1的3-3線概略剖面說明圖4是壓電元件的立體圖5是在圖4中，將壓電元件翻過來的立體圖6是表示箱體的支承部與壓電元件的第 一卡合板的關(guān)系的概略說明圖; 圖7是基于圖1的作用的說明圖(通電狀態(tài))； 圖8是可動卡止部件的立體圖； 圖9是柱塞的立體圖IO是表示壓電元件的結(jié)構(gòu)的一例的概略說明圖11是第2實(shí)施例的概略說明圖；圖11 (a)是圖11的局部放大圖12是可動卡止部件的立體圖13是柱塞的立體圖14是箱體的概略說明圖15是基于圖ll的作用的說明圖(通電狀態(tài))。
圖16是第3實(shí)施例的概略說明圖17 (a)是表示非通電時(鎖止?fàn)顟B(tài))的概略說明圖17 (b)是表示通電時(開鎖狀態(tài))的概略說明圖18是與第1實(shí)施例主要不同點(diǎn)(壓電元件、固定裝置)的說明圖19是作用的概略說明圖20是主要部件(可動卡止部件、導(dǎo)向裝置)的說明圖21是主要部件(可動卡止部件、柱塞)的說明圖22是主要部件(柱塞)的說明圖23是第4實(shí)施例的概略說明圖24是表示內(nèi)部結(jié)構(gòu)的概略說明圖(鎖閉狀態(tài))；
圖25是表示箱體的結(jié)構(gòu)的概略說明圖26是基于圖24的26-26線的概略剖面說明圖27是主要部件(支承部件)的概略說明圖28是主要部件(可動卡止部件)的說明圖29是主要部件(柱塞)的立體圖30是從非通電時(開鎖狀態(tài))向通電時(鎖止?fàn)顟B(tài))的概略說明圖31是非通電時(開鎖狀態(tài))的說明圖32是第5實(shí)施例的概略說明圖33是表示內(nèi)部結(jié)構(gòu)的概略說明圖34是基于圖33的34-34線的概略剖面說明圖35是從非通電時(開鎖狀態(tài))向通電時(鎖止?fàn)顟B(tài))的概略說明圖36是非通電時(開鎖狀態(tài))的概略說明圖37是第6實(shí)施例的概略說明圖38是基于圖37的38-38線的局部概略剖面說明圖39是表示箱體的概略說明圖40是主要部件(壓電元件、可動卡止部件)的說明圖； 圖41 (a)是表示非通電時(鎖止?fàn)顟B(tài))的概略說明圖； 圖41 (b)是表示通電時(開鎖狀態(tài))的概略說明圖； 圖42是從非通電時(鎖止?fàn)顟B(tài))向通電時(開鎖狀態(tài))的概略說明圖； 圖43是第7實(shí)施例的概略說明圖； 圖44是表示箱體的概略說明圖45是與第1實(shí)施例主要不同點(diǎn)(壓電元件、可動卡止部件、導(dǎo)向裝置) 的說明圖46是主要部件(柱塞)的立體圖； 圖47是主要部件(可動卡止部件用推壓彈簧)的說明圖； 圖48是非通電時(初始狀態(tài))的立體圖； 圖49是作用的概略說明圖50從非通電時(鎖止?fàn)顟B(tài))向通電時(開鎖狀態(tài))的概略說明圖； 圖51是第7實(shí)施例的壓電元件21也可以為和第1實(shí)施例同樣地兩塊類 型的壓電元件的主旨的說明圖；圖52是第8實(shí)施例的概略說明圖53是表示壓電元件的結(jié)構(gòu)的其它例的概略說明圖。
符號說明
X壓電促動器
Y可動側(cè)(或固定側(cè))
1箱體
2 前壁3后壁
4 開口
21 壓電元件
21a基端部
21b 自由端部
26基板(具有驅(qū)動部)
28固定引線
31 可動卡止部件
34 被卡合部
35 卡合孔
41 柱塞
42 彈簧部件 44 前端部
21A第一壓電元件 21B 第二壓電元件 10、 13 支厚義部
具體實(shí)施方式
(1 )第1實(shí)施例
首先，圖1 圖IO是本發(fā)明的壓電促動器X的第1實(shí)施例。該壓電促動 器X安裝在固定側(cè)或可動側(cè)(例如門)的部件上。壓電促動器X的基本構(gòu) 成為，在箱體l的內(nèi)部組裝有柱塞41、常時在突出的方向?qū)υ撝?1施力 的彈簧部件42、將電壓信號轉(zhuǎn)換為機(jī)械性的位移的長形狀壓電元件21、和該 壓電元件21相互作用而進(jìn)行位置變化的可動卡止部件31，將所述長形狀壓電 元件21以沿所述箱體1的內(nèi)壁的方式配設(shè)于所述柱塞41的外部，另外，長 形狀的壓電元件21的自由端部21b以插入方式與可動卡止部件31卡合，此 外，所述可動卡止部件31相對所述柱塞41的卡合或非卡合的控制，是基于 所述長形狀壓電元件21的俯仰作用進(jìn)行的控制(特征部分1 )。
其次，箱體1的內(nèi)設(shè)置有基板26,該基板26具有對壓電元件21施加電 壓的驅(qū)動電路(驅(qū)動部)，并且在所述驅(qū)動部連接有固定引線28(特征部分2 )。
此外，如圖4和圖5所示，該壓電促動器X的長形狀的壓電元件21具有
第一壓電元件21A和第二壓電元件21B，所述第二壓電元件21B其一端部與 該第一壓電元件的一端部結(jié)合、并且從自由端部21b側(cè)可向外擴(kuò)展變位，所 述第一壓電元件21A的基端部由箱體內(nèi)的支承部或支壽義部件支承(特征部分 3)。
其次，在圖1 圖10中，Y為可動側(cè)(或固定側(cè))的部件(例如門框); l為箱體；2為前壁；3為后壁；4為開口； 5、 6為左右側(cè)壁；7為上壁；8 為下壁(底壁)；9為垂直隔壁；9A為水平隔壁；10、 13為支承部；11為配 設(shè)空間；12為部件組裝空間、15為中央部的突起狀的左右導(dǎo)向部分；16為下 方的導(dǎo)向空間；17為上方的收納空間；18為底部側(cè)的臺階狀的左右導(dǎo)向部分； 19為突起狀的左右導(dǎo)向部分15與臺階狀的左右導(dǎo)向部分18之間的間隙；20 為設(shè)在鎖箱內(nèi)部的支承部件；21為長形狀的壓電元件；21a為壓電元件的基 端部；21b為壓電元件的自由端部；21c為相當(dāng)于中央部的結(jié)合端部；26為具 有驅(qū)動部的基板；28為固定的引線；31為可動卡止部件；32為可動卡止部件 的基端部(支軸)；33為可動卡止部件的臂部(卡合部分)；34為可動卡止部 件的#1卡合部；35為可動卡止部件的卡合孔；41為柱塞；41a為柱塞的后端 面；42為常時在突出的方向?qū)χ┝Φ膹椈刹考?3為形成于柱塞上的彈 簧部件用的收納部分；44為柱塞的前端部；45為形成于柱塞的上面的卡合部 (卡合槽、切口部分)；46為形成于柱塞的側(cè)面的導(dǎo)向突起。
例如，如圖2所示，該第1實(shí)施例的箱體1以左右側(cè)壁5、 6的內(nèi)壁中央 部為基準(zhǔn)， 一側(cè)(附圖上的下側(cè))具有收納柱塞41的導(dǎo)向空間16，另外，另 一側(cè)(附圖上的上側(cè))具有與所述導(dǎo)向空間16連通的收納空間17，在該收納 空間17內(nèi)沿著柱塞的卡合部(例如卡合槽)45配設(shè)有臂狀的可動卡止部件 31。
另外，例如，如圖1所示，在配設(shè)有基板26及固定引線28的配設(shè)空間 ll的上部，設(shè)置有與后壁3正交的水平隔壁9A。在該水平隔壁9A的上面和 上臂7的內(nèi)面之間設(shè)置有垂直狀態(tài)的支承部件(例如支承突起)20。而且， 所述支承突起20插入有相當(dāng)于規(guī)定寬度的壓電元件21的中央部的結(jié)合端部 21c。
另外，例如，如圖6所示，在箱體1的前端部(卡合部)34側(cè)的內(nèi)壁面， -沒有多個支^^f勾成壓電元件21的第一壓電元件21A的基端部21a的支^^部 10、 13，這些支承部IO、 13中插入固定有設(shè)置在第一壓電元件21A的基端部
21a的第一^^合板40。如圖6所示，所述支承部10、 13由設(shè)置于側(cè)壁的內(nèi)壁 面上部的桿狀的支承部10和、具有規(guī)定間隔且稍稍為臺階狀架設(shè)在該支承部 IO的上面前后的前后一對支承部13構(gòu)成。因而，水平支承部10的上面及支 承部13的下面起到固定地支承第一壓電元件21A的基端部的作用。
不過，對于所述第一卡合板40的結(jié)構(gòu)，符號40a為設(shè)置于第一卡合板40 的左右的突出端部。另外，對于設(shè)置于第二壓電元件21B的自由端部21b的 第二卡合板47的結(jié)構(gòu)，47a為垂直卡合部，48為卡合孔。
在此，參照圖4~圖6對壓電元件21的結(jié)構(gòu)及安裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。本實(shí) 施例的壓電元件21為雙重結(jié)構(gòu)體21A、 21B。另外，在雙重結(jié)構(gòu)體21A、 21B 的各端部21a、 21b分別單獨(dú)固定有所述的第一^^合板40和第二卡合板47。 將壓電元件21設(shè)計為雙重結(jié)構(gòu)體的理由是為了能取得較大的位移量。另外， 例如在基端部21a設(shè)置第一^^合板40的理由是為了使接受到箱體1的內(nèi)部的 左右位置的支承部IO、 13能夠自如地夾持其突出端部40a。另外，例如在自 由端部21b設(shè)置具有卡合孔48的第二卡合板47的理由是為了能夠使可動卡 止部件31的前端部(卡合部)34插入自如地與所述卡合孔48卡合，并且， 考慮到壓電元件21的較大的位移量，可以使可動卡止部件31的前端部(卡 合部)34的卡合關(guān)系變得可靠。
圖4是壓電元件21的使用方式的立體圖，另一方面，圖5是將壓電元件 21翻過來的立體圖。以圖4為基準(zhǔn)，符號21A為第一壓電元件，符號21B為 第二壓電元件。第一壓電元件21A和第二壓電元件21B的一端部(結(jié)合端部) 21c為一體結(jié)合(接合)。與此相對，第一壓電元件21A和第二壓電元件21B 的自由端部21b可分離地重疊在一起。
如非通電時的圖l所示，就所述構(gòu)成的壓電元件21而言，其第一壓電元 件21A的基端部21a由位于比驅(qū)動控制部用的垂直隔壁9更靠前方側(cè)的多個 支承部10、 13支承，另一方面，第二壓電元件21B的自由端部21b和所述基 端部21a同樣地到達(dá)前壁2的內(nèi)壁面附近。這樣，就壓電元件21的長度來說， 以最大限度有效地利用箱體1的收納空間17、且取得較大位移量的方式進(jìn)行 設(shè)計。附帶說明一下，本實(shí)施例的壓電元件21具有第一壓電元件21A、和其 一端部(可動的結(jié)合部)21c與該第一壓電元件的一端部(結(jié)合端部)結(jié)合、 并且^Mv與基端部21a重疊在一起的自由端部21b側(cè)可向外擴(kuò)展變位的第二壓 電元件21B,所述第一壓電元件21A的基端部21a以夾持狀態(tài)被箱體側(cè)的支
承部10、 13支承，另一方面，從所述一端部21c延長到所述基端部21a側(cè)的 第二壓電元件片的自由端部21b與可動卡止部件31的前端部的被卡合部或卡 合部34常時卡合，因此，具有可取得較大位移量的優(yōu)點(diǎn)。
然后，如通電時的圖7所示，第二壓電元件21B相對于第一壓電元件21A 可以從自由端部側(cè)分離成向外擴(kuò)展位移狀態(tài)。第二壓電元件21B的自由端部 21b的第二卡合板47在可動卡止部件31的前端部的下方角部與柱塞41的卡 合部(卡合槽、切口部等)45卡合的范圍可向外擴(kuò)展位移。
接著，圖8是表示可動卡止部件31的一例的立體圖?？蓜涌ㄖ共考?1 由橫柱狀的基端部(支軸)32、從該支軸的中央部向半徑外(前端)方向以 水平狀態(tài)延伸的寬幅的臂部33、臂腕以從該寬幅臂部的前端部向上彎曲的狀 態(tài)突出的被卡合部34構(gòu)成。而且，所述橫柱狀支軸32被形成于箱體1的左 右側(cè)壁5、 6的內(nèi)壁的不連接的軸承支承。另外，所述^皮卡合部34形成具有 下段部分34a和上段部分34b的臺階狀(斷面臺階狀)，在其上段部分34b的 中央部形成有供壓電元件21的自由端部21b自由地插入卡合的卡合孔35。
接著，圖9是表示柱塞41的一例的立體圖。柱塞41常時被彈簧部件42 施力，以使其前端部乂人箱體1的開口 4突出。另外，沖主塞41的后端面41ai殳 計為H字形狀。柱塞41的構(gòu)成如上所述。
最后，圖10是表示壓電元件21的一例的概略說明圖。壓電元件21是包 括壓電體的多層結(jié)構(gòu)的長方形的板狀體，例如具備中央板22、經(jīng)由導(dǎo)電性粘 接層23層疊在該中央板22的兩面的一對長方形壓電^反24。
然后，所述中央板22是表面部具有導(dǎo)電性的加強(qiáng)件，作為其材料，使用 對SK鋼進(jìn)行了淬火處理的鋼材。另夕卜，所述壓電板24具備不連接的壓電體、 在該壓電體的兩面層疊的一對電極25。壓電板24的壓電體只要是具有通過施 加電壓可產(chǎn)生變形的壓電效應(yīng)的材料就沒有特別限制，例如使用壓電陶資、 高分子壓電體、單結(jié)晶壓電體等。在其中，使用具有較大的壓電效應(yīng)、耐久 性良好的鈦酸、鋯酸鉛類壓電陶瓷(PZT)。另外，電極25層疊在除了壓電體 的外緣部的整個面上，例如通過印刷及煅燒銀膏而形成。
通過配設(shè)于外面?zhèn)鹊囊粚﹄姌O25和配設(shè)于中央4反22例如外部的控制部 27從基板26的驅(qū)動部(驅(qū)動裝置)向所述的壓電元件21施加驅(qū)動(電壓) 信號。本實(shí)施例中，固定引線28與所述基板26電連接，即使柱塞41移動， 引線自身也完全不動?；?6經(jīng)由該引線28向外側(cè)的兩電極25交替施加正
電壓及負(fù)電壓。這樣施加正電壓時， 一方的壓電體伸長，與此相對，另一方
的壓電體縮短，結(jié)果壓電元件21向正面?zhèn)然虮趁鎮(zhèn)鹊囊粋?cè)彎曲。這種壓電元 件21的功能在此表現(xiàn)為"將電壓信號變換為機(jī)械性的位移"。
關(guān)于壓電元件21的結(jié)構(gòu)，如后述，存在"雙壓電晶片結(jié)構(gòu)(圖10)"和 "單壓電晶片結(jié)構(gòu)(圖53)"，作為本發(fā)明，哪種結(jié)構(gòu)也可以。
接下來，對本發(fā)明的其它實(shí)施例進(jìn)行說明。當(dāng)i兌明其它實(shí)施例時，和第1 實(shí)施例相同的部分附加同一或同樣的符號并省略重復(fù)的說明。另外，其它實(shí) 施例的基本結(jié)構(gòu)(特征部分l、 2、 3)和第1實(shí)施例相同。 (2)第2實(shí)施例
圖11 圖15是第2實(shí)施例的各說明圖。該第2實(shí)施例的壓電促動器X的 箱體1結(jié)構(gòu)及組裝到箱體1內(nèi)部的各部件也和實(shí)施例1一樣。即，箱體1以 左右側(cè)壁5、 6的內(nèi)壁中央部為基準(zhǔn)， 一側(cè)具有收納柱塞41的導(dǎo)向空間16, 另外，另一側(cè)具有與所述導(dǎo)向空間連通的收納空間17，在該收納空間內(nèi)，沿 著柱塞41的卡合部(例如卡合槽)45以水平狀態(tài)配設(shè)有寬幅臂形的可動卡止 部件31，此外，壓電元件21同樣為位于柱塞41的外部的結(jié)構(gòu)。
附帶說明，第2實(shí)施例的壓電促動器X也和第1實(shí)施例一樣，在以下方 面是相同的。"箱體1的內(nèi)部空間分別裝入柱塞41和可動卡止部件31，該可 動卡止部件31其后端部側(cè)由箱體1軸支承，同時，前端部與長形狀的壓電元 件21的自由端部21b連結(jié)，并且具有通過將電壓信號轉(zhuǎn)換為機(jī)械性的位移的 該長形狀壓電元件的控制與所述柱塞的卡合部45可卡脫的卡合部分33,所述 箱體的內(nèi)部空間具有以箱體側(cè)壁的內(nèi)壁中央部為基準(zhǔn)、 一側(cè)具有收納所述柱 塞的導(dǎo)向空間16，另一側(cè)具有與所述導(dǎo)向空間連通的收納空間17，在該收納 空間內(nèi)，沿著柱塞的進(jìn)退移動方向配設(shè)有所述可動卡止部件，此外，所述長 形狀壓電元件以水平支承至少配設(shè)在所述收納空間17，并且配設(shè)在所述可動 卡止部件3的卡合部分33和所述箱體1的內(nèi)壁面之間"。
但是，該第2實(shí)施例的可動卡止部件31的各個橫柱狀的基端部(支軸) 32由箱體1軸支承，因此，例如當(dāng)因地震等從外部向箱體1施加沖擊或振動 時，無"i侖壓電元件21的剛性功能的強(qiáng)弱如何，都會因可動卡止部件31的重 量而失去水平平衡，其結(jié)果是，具有壓電促動器X有可能成為鎖止?fàn)顟B(tài)這樣 的問題，所以，為了消除這樣的問題點(diǎn)，不同點(diǎn)是將可動卡止部件31以"所 謂蹺蹺板式"被軸支承在箱體l內(nèi)(參照圖15)。需要說明的是，該蹺蹺板式
也是俯仰式的一例。
于是，圖12表示蹺蹺板式可動卡止部件31的一例。圖12所示的蹺蹺板 式可動卡止部件31其前端部具有供長形狀的壓電元件21的自由端部插入卡 合的突起狀的被卡合部34方面和第1實(shí)施例的對應(yīng)部分是相同的，不過，在 以下方面各自不同(a)在作為軸部的基端部32和作為纟皮卡合部34的前端 部之間的寬幅臂部33為板狀部位；(b)另外在所述板狀部位33形成有相當(dāng) 于抽空部分的切口部分51; (c)此外，以作為軸部的基端部32為基準(zhǔn)，在后 端部連設(shè)形成有平衡用的配重部分52。
為基準(zhǔn)，臂部(卡合部分)33為板狀部位，因此，如圖13所示，(d)柱塞 41的卡合部45的方式也進(jìn)行了一些設(shè)計變更。即，相對于第1實(shí)施例的柱塞 41的卡合部45為凹狀的卡合槽，第2實(shí)施例的卡合部45為柱塞41的一側(cè)上 面A人后端面41a向前端部44以水平狀態(tài)切割^見定量而成的切口部分。此外， (e)箱體1的內(nèi)部空間、蹺蹺板式可動卡止部件31用的軸承的位置等也進(jìn) 行了一些設(shè)計變更。即，箱體l的內(nèi)部空間為和第1實(shí)施例大致相同的構(gòu)成， 另外，考慮到蹺蹺板式可動卡止部件31的配重部分52的長度，蹺蹺板式可 動卡止部件31用的軸承53設(shè)置在比垂直隔壁9稍稍靠前方的位置。另外，(f) 第2實(shí)施例的箱體1的上下臂7、 8的各前端部及后壁突出形成有具有安裝孔 的安裝部54。
(3)第3實(shí)施例
圖16~圖22是第3實(shí)施例的各說明圖。該第3實(shí)施例的壓電促動器X的 可動卡止部件31的特征在于，其被設(shè)置于箱體1的內(nèi)部的導(dǎo)向裝置61, 62 導(dǎo)向為水平或垂直狀態(tài)并與柱塞41的突起狀卡合部45卡脫。而且，所述導(dǎo) 向裝置61， 62是離開規(guī)定距離的多根導(dǎo)向柱，這些導(dǎo)向柱之一62將第1壓 電元件21A的基端部21a固定。
然后，圖16是俯視切開箱蓋lb的一部分的說明圖。在圖16 圖19中， 箱體l由箱身la、與該箱身合體的箱蓋lb構(gòu)成。例如，以圖16為基準(zhǔn)，后 壁3位于上方。因而，將附圖旋轉(zhuǎn)，則后壁3位于下方。在此，為了方便說 明，將符號7設(shè)定為底壁(參照圖17)。在該底壁7上從前壁2的開口 4向后 壁3方向及右側(cè)壁6方向形成有規(guī)定形狀的凹處8A。附帶說明，底壁7的截 面形成為臺階狀，由高的內(nèi)壁底面7a和4氐的內(nèi)壁底面7b構(gòu)成。
然后，支承部件(支承部)63經(jīng)由固定裝置(固定裝具)64，被固定在 所述高的內(nèi)壁底面7a上，在其中央部形成有柱塞用的導(dǎo)向孔65。另外，高的 內(nèi)壁底面7a上的前壁2附近沿左右方向離開規(guī)定間隔"&置有內(nèi)螺紋。
具備固定引線28的基板26、長形狀的壓電元件21、具有鎖止功能的可 動卡止部件31、在箱體1的凹處8A內(nèi)滑動的柱塞41被裝入箱體1內(nèi)。另夕卜， 基端部(下端部)具有外螺紋的多根(2根)導(dǎo)向裝置(例如導(dǎo)向柱)61、 62 分別與底壁7的安裝孔66、安裝孔67螺合。所述基板26例如被固定在后壁 3的內(nèi)面，另外，基板26和壓電元件21經(jīng)由固定引線28電連接。
長形狀的壓電元件21沿著高的內(nèi)壁底面7a配設(shè)成水平狀態(tài)。如圖19所 示，壓電元件21的基端部21a由柱狀的導(dǎo)向裝置62支承，另一方面，彎曲 形成L字形狀的自由端部21b與配設(shè)于前壁2附近的可動卡止部件31的卡合 突起34A卡合。
參照圖18對可動卡止部件31的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。可動卡止部件31為形成 為指尖狀的柱塞用的鎖定、解鎖片，以與壓電元件21正交的方式與該壓電元 件21的自由端部21b連接(例如插入式卡合)。然后，在與壓電元件21連接 的一端部a形成有與具有柱塞凸緣30的第一導(dǎo)向柱62嵌合的第一導(dǎo)向孔 32A,另一方面，在與柱塞41的銷止部卡脫的另一端部b，形成有與第二導(dǎo) 向柱61嵌合的第二導(dǎo)向孔33A。
另外，擋住箱體1的底面7的下面31a為與所述底面7的臺階形狀對應(yīng) 的臺階面。此外，在和下面31a正交的眼前側(cè)的一側(cè)面31b"i殳置有與形成于 壓電元件21的自由端部21b的被卡合部(卡合孔)48連接的卡合部(卡合突 起)34A。因而，將可動卡止部件31的卡合突起34A插入壓電元件21的卡 合孔48時，可動卡止部件32則與壓電元件21—體地連接，乂人而，該可動卡 止部件31可以與壓電元件21相互作用。另外，該可動卡止部件31 A/v可動卡 止部件31的上面31c的中央部到另一端部成為坡狀的傾斜面(切割面)。
參照圖16、圖21及圖22對柱塞41和施力彈簧42進(jìn)行說明。柱塞41 由寺反狀的前端部(銷止部)44和滑動軸44a構(gòu)成，該4反狀的前端部(銷止部) 44在后端部具有凸?fàn)畹陌惭b部43,該滑動軸44a的前端部與所述安裝部43 螺合、并且貫穿如上所述的支承部件63的水平的導(dǎo)向孔65，在所述前端部(銷 止部)44的一側(cè)壁，設(shè)置有與可動卡止部件31的另一端部b卡脫的銷止被卡 卡合部(卡合突起)45。另外，在滑動軸44a的后端部安裝有與支承部件63
的接受面抵接的鎖緊用部件46。另外，彈簧部件42巻裝在滑動軸44a上并且 以柱塞的三角形狀的前端部44>^人箱體1的開口 4突出的方式對該柱塞常時施 力。
參照圖17對作用進(jìn)行說明。圖17 (a)是非通電時的情況。在壓電元件 21上沒有施加電壓的情況下，壓電元件21相對于底壁7或箱身lb為平行狀 態(tài)。在該實(shí)施例中，壓電元件21與底壁7的高的內(nèi)壁底面7a是面接觸的狀 態(tài)，因此，可動卡止部件31的下面31a由底壁7支 K。附帶說明，可動卡止 部件31坐在底壁7上。因而，可動卡止部件31的指尖狀的另一端部b進(jìn)入 柱塞41的銷止被卡合部45的后側(cè)，從而，柱塞41不能后退(對柱塞41的 鎖止功能)。因此，在該實(shí)施例中，非通電時的情況為鎖定狀態(tài)。
在該非通電狀態(tài)下，由于自基板26對壓電元件21施加電壓(被給予驅(qū) 動信號)時，壓電元件21則將電壓信號轉(zhuǎn)換為機(jī)械性的位移，因此，其自由 端部21b側(cè)變位成向上方彎曲狀。即，與壓電元件21相互作用的可動卡止部 件31通過壓電元件21的自由端部21b被控制，并且，如圖17(b)所示，由 兩根導(dǎo)向柱61、 62引導(dǎo)的同時從底壁7上浮。其結(jié)果是，柱塞41的指尖狀 另 一端部b離開柱塞41的銷止被卡合部45 (開鎖狀態(tài))。因而，柱塞41抵抗 彈簧部件42的彈力可向箱體1內(nèi)后退。另外，非通電狀態(tài)的場合為相反的情 況。這樣，壓電元件21通過其自由端部21b使可動卡止部件31升降移動， 將柱塞41控制為開鎖狀態(tài)或鎖定狀態(tài)。 (4)第4實(shí)施例
圖23 圖31是第4實(shí)施例的各說明圖。該第4實(shí)施例的壓電促動器X的 可動卡止部件31使箱體1的后壁(底壁)3的內(nèi)面沿水平方向滑動而與柱塞 41卡脫。例如通電時，可動卡止部件31進(jìn)入柱塞41的滑動軸44a的下方， 以阻止柱塞41的后退。
圖23 圖31中，1為箱體，該箱體1由箱身la和箱蓋lb構(gòu)成。2、 3為 上、下壁，在上壁2的一端部(左端部)形成有柱塞41用的開口 4。在箱體 1內(nèi)部設(shè)置有用于導(dǎo)向柱塞41的多個導(dǎo)向裝置。
在此，為了方便說明，將7A設(shè)定為與后壁(底壁)3具有規(guī)定空間且相 對的第一導(dǎo)向壁，將8Ai殳定為以與前壁2的開口 4以及所述第一內(nèi)壁7相對 的方式設(shè)置在箱體1的中央部的第二水平導(dǎo)向壁。在這些水平導(dǎo)向壁7A、 8A 的中央部，分別形成有能對柱塞41的滑動軸42a進(jìn)行導(dǎo)向的不連接的貫通孔
(導(dǎo)向孔)。
另一方面，9、 10為以與前壁2正交的方式自該前壁2的內(nèi)壁面朝向底壁 3延長所要求的量而引導(dǎo)所述柱塞41的前端部(銷止部)44的第一、第二垂 直導(dǎo)向壁。
另外，在箱體l的內(nèi)部設(shè)置有支承長形狀的壓電元件21的基端部21a的 支承部件13A。該實(shí)施例中，所述壓電元件21沿著右側(cè)壁6的內(nèi)壁面配設(shè)為 垂直狀態(tài)，因此，如圖24所示，所述壓電元件21 ;陂固定在右側(cè)壁6的下部 或底壁3的右側(cè)內(nèi)壁面。支承部件13A例如向上形成為3字形狀，壓電元件 21的基端部21a插入卡合在該支承部件13A的垂直槽13a中。
例如，如圖24所示，箱體1內(nèi)，分別組裝有具有升壓電路(驅(qū)動電路) 的一邊26、經(jīng)由固定引線28與該基板26電連接的長形狀的壓電元件21、具 有鎖止功能的可動卡止部件31、由多個導(dǎo)向裝置引導(dǎo)沿上下方向進(jìn)退移動的 柱塞41 、以該柱塞41的前端部(銷止部分)44從箱體1的開口 4突出的方 式對該柱塞常時施力的彈簧部件42
長形狀的壓電元件21沿箱體l的一側(cè)壁6的內(nèi)面配設(shè)，其基端部21a由 支承部件13A支承，另一方面，與所述基端部21a重疊而相對的自由端部21b 與在底壁3的內(nèi)壁面沿水平方向滑動的可動卡止部件31的卡合部35A插入式 卡合(參照圖24、圖27)。
參照圖28說明可動卡止罩部件31的結(jié)構(gòu)?？蓜涌ㄖ共考?1形成為具有 長方形的底面、上面的塊形狀(例如長方體)。可動卡止部件31被裝配在底 壁3與第一導(dǎo)向壁7之間的規(guī)定空間，被壓電元件21控制的同時在所述底壁 3的內(nèi)壁面向左右方向滑動。附帶iJL明，可動卡止部件31與壓電元件21的自 由端部21b連接，并且，與壓電元件21相互作用的同時進(jìn)入到柱塞41的滑 動軸44a的下端面，另外，為了使可動卡止部件31的滑動良好地進(jìn)行，在底 面、上面設(shè)置有球狀的滑動小突起36。
參照圖23、圖29說明柱塞41和彈簧部件42。柱塞41由第一、第二水 平導(dǎo)向壁7A, 8A引導(dǎo)的滑動軸44a和與該滑動軸44a的上端部連設(shè)的前端 部(銷止部)44構(gòu)成，在所述滑動軸44a的中央部設(shè)置有被第二水平導(dǎo)向壁 8A擋住的凸緣部(擋塊)46。而且，彈簧部件42巻裝在滑動軸44a上，并 且以柱塞的前端部44從箱體1的開口 4突出的方式常時對該柱塞施力。這樣 構(gòu)成，也可以得到和第1實(shí)施例相同的作用及效果。
(5 )第5實(shí)施例
圖32~圖36是說明第5實(shí)施例的各說明圖。該第5實(shí)施例的壓電促動器 X是第4實(shí)施例的變形例。因而，為了說明上的方便，對其和第4實(shí)施例相 同的部分附加同一或同樣的符號并省略重復(fù)的說明。
該第5實(shí)施例的壓電促動器X中，長形狀壓電元件21的朝向、可動卡止 部件3 1A的形狀、支承部件13A的結(jié)構(gòu)等分別不同。于是，其和第1實(shí)施 例的主要不同點(diǎn)如下
(A)長形狀壓電元件21的朝向為縱方向。
(B )可動卡止部件31A的形狀、支承部件13A的結(jié)構(gòu)和如前所述的第4 實(shí)施例的可動卡止部件31 、支承部件13是相同的。
(C) 附帶說明，柱塞41A自形成于箱體1A的右側(cè)壁6的下端部的開口 4A突出。而且，該實(shí)施例的柱塞41A如圖33所示，柱塞41A的眼前側(cè)的正 面壁41a形成為箭頭標(biāo)識的板形狀，直到對面?zhèn)鹊谋趁姹?1b為止都形成為 橫截面為矩形的形狀(參照圖34)。另外，在柱塞41A的所述背面壁41b的 適宜位置，形成有突起狀的銷止被卡合部45。
(D) 因而，該實(shí)施例的柱塞41A抵抗介于其后端部與鎖箱1A的左側(cè)壁5 之間的彈簧部件42A的彈力、并且^皮底壁3的內(nèi)壁面和第一水平導(dǎo)向壁7A 限制，同時可沿水平方向后退移動。
(E) 通電時，可動卡止部件31A在底壁3的內(nèi)壁面從箱身la的一個寬幅 側(cè)壁向箱蓋lb側(cè)滑動，同時與柱塞41A的銷止被卡合部45卡合，以阻止該 柱塞41A的后退。這樣的結(jié)構(gòu)也可以得到和第1實(shí)施例相同的作用及效果。
(6)第6實(shí)施例
圖37 圖42是說明第6實(shí)施例的各說明圖。該第6實(shí)施例為第3(圖16 圖22)相同的結(jié)構(gòu)。因而，和第1實(shí)施例不同的方面直接援引第3實(shí)施例的 說明。
此外，第6實(shí)施例的壓電促動器X與第1實(shí)施例(或第3實(shí)施例)不同 的方面是，如圖40所示，長形狀壓電元件21 (為"一塊類型"。第1實(shí)施例 的長形狀的壓電元件具有第一壓電元件21A和第二壓電元件21B,該壓電元 件21B的一端部與該第一壓電元件的一端部結(jié)合，同時，可^^人自由端部21b 側(cè)向外擴(kuò)展位移，所述第一壓電元件21A的基端部由箱體內(nèi)的支承部或支承 部件支承(兩塊類型)。但是，作為發(fā)明，壓電元件21也可以為第6實(shí)施例
的"一塊類型"或第1實(shí)施例的"兩塊類型"中的任一種。
(7)第7實(shí)施例
圖43 圖51是說明第7實(shí)施例的各說明圖。該第7實(shí)施例基本上與第3 實(shí)施例(圖16~圖22)結(jié)構(gòu)相同。因而，和第1實(shí)施例不同的方面直接援引 第3實(shí)施例的說明。
此外，和第1實(shí)施例(或第3實(shí)施例)的不同點(diǎn)如下(a)長形狀壓電 元件21的自由端部21b的形狀；(b)工作片31A的形狀；(c)所述自由端部 21b和所述工作片31A的連接結(jié)構(gòu)；(d)將工作片31A引導(dǎo)成水平狀態(tài)的裝 置；(e)將限制工作片31A的推壓彈簧51固定地配設(shè)在所述自由端部21b側(cè)；
首先，長形狀壓電元件21的自由端部21b不彎曲而形成。另外，在自由 端部21b也不形成卡合孔。附帶說明，長形狀壓電元件21從基端部21a直到 自由端部21b為止為直線狀的板狀體。
其次，如圖45所示，工作片31A為棒狀體，其兩端部的端面為四邊形。 其次，棒狀的工作片31A被載置于長形狀壓電元件21的自由端部21b的上面。 附帶說明，自由端部21b的上面和棒狀的工作片31A的下面為接觸狀態(tài)。其 次，工作片31A用的導(dǎo)向裝置18A不是多根導(dǎo)向柱，而是以能夠引導(dǎo)工作片 31A的兩端部的方式設(shè)置在鎖箱1A內(nèi)的左右一對垂直導(dǎo)向槽。此外，如圖 47所示，推壓彈簧51為具有固定件用的貫通孔或切口的端面呈-字形狀的板 簧。而且，推壓棒狀的工作片31A的上面的上側(cè)的限制部51b設(shè)定為比固定 在底壁7的基座部51a長。推壓彈簧51經(jīng)由與底壁7的安裝孔(內(nèi)螺紋)9A 螺合的固定件52被固定在所述自由端部21b的前方。
根據(jù)如上所述的結(jié)構(gòu)，如圖49及圖50所示，通電時，棒狀工作片31A 抵抗推壓彈簧51的彈力、并且由箱體1A的導(dǎo)向槽18A引導(dǎo)的同時以水平狀 態(tài)上升，當(dāng)成為非通電狀態(tài)時，利用推壓彈簧51的彈力可靠地返回初始位置 (卡合位置)。另外，即使對于第7實(shí)施例的壓電元件21，如圖51所示，其 也可以是(和第1實(shí)施例同樣地)"兩塊類型，，的壓電元件。另外，51為推壓 彈簧，51a為推壓彈簧51的基座部，51b為推壓彈簧51的限制部，52為固定 件。
(8 )第8實(shí)施例
為了更加慎重起見，將圖52作為第8實(shí)施例進(jìn)行記載。該第8實(shí)施例為
與第4實(shí)施例(圖23~圖31 )相同的結(jié)構(gòu)。因而，其和第l實(shí)施例的不同點(diǎn) 直接援引第44實(shí)施例的說明。
此外，第8實(shí)施例的壓電促動器X和第1實(shí)施例(或第4實(shí)施例)不同 的方面為，長形狀的壓電元件21為"一塊類型"。附帶"i兌明，壓電元件21也 可以為第8實(shí)施例的"一塊類型，，或第1實(shí)施例的"兩塊類型"。
實(shí)施例
本發(fā)明的各實(shí)施例的長形狀壓電元件21分別為雙壓電晶片結(jié)構(gòu)(圖10 )， 但也可以為單壓電晶片結(jié)構(gòu)(圖53)。在此，對雙壓電晶片和單壓電晶片的各 用語附帶進(jìn)行說明，前者雙壓電晶片是在中央基板的表面和背面?zhèn)鹊膬擅娣?別貼上電壓陶瓷的晶片，也就是說，使用兩塊電壓陶資構(gòu)成的壓電促動器的 總稱。另一方面，后者單壓電晶片基本上是在一塊金屬板的一側(cè)面貼上一塊 電壓陶瓷的結(jié)構(gòu)的晶片。
因而，在不脫離發(fā)明的目的的范圍內(nèi)，本發(fā)明的壓電元件21可以在"雙 壓電晶片"及"單壓電晶片"的任意一個中使用。
另外，本發(fā)明的壓電促動器X、 XI的用途并不限定于電控用的離合器機(jī) 構(gòu)，也可以用于門、窗、拉門、隔扇等設(shè)備或鎖機(jī)構(gòu)。在將壓電促動器用于 門、窗、拉門、隔扇等設(shè)備的情況下，可以安裝在沿上下方向移動的百葉窗 及可動拉窗、水平方向旋轉(zhuǎn)的門上。另外，本實(shí)施例中，基板15上至少設(shè)置 有驅(qū)動部，但不用說，也可以和驅(qū)動部同時設(shè)置控制部7。
此外，本發(fā)明的壓電促動器X的用途并不限定于電控用的離合器機(jī)構(gòu)， 也可以用于建設(shè)用具用的銷止機(jī)構(gòu)或鎖機(jī)構(gòu)。在將壓電促動器X用于建設(shè)用 具的情況下，可以安裝在沿上下方向移動的巻簾門及可動拉窗、水平方向旋 轉(zhuǎn)的門上。另外，本實(shí)施例中，基板26上至少設(shè)置有驅(qū)動部，但不用說，也 可以和驅(qū)動部一起設(shè)置有控制部7。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性
本發(fā)明主要用在建設(shè)用具或鎖的業(yè)界。
權(quán)利要求
1、一種壓電促動器，在箱體的內(nèi)部組裝有:柱塞、常時在突出的方向?qū)υ撝┝Φ膹椈刹考㈦妷盒盘栟D(zhuǎn)換為機(jī)械性的位移的長形狀壓電元件、和該壓電元件相互作用而進(jìn)行位置變化的可動卡止部件，其特征在于，將所述長形狀壓電元件以沿所述箱體的內(nèi)壁的方式配設(shè)于所述柱塞的外部，另外，長形狀的壓電元件的自由端部以接觸方式或插入方式的任一方式與可動卡止部件卡合，此外，所述可動卡止部件相對所述柱塞的卡合或非卡合的控制是基于所述長形狀壓電元件的俯仰作用進(jìn)行的控制。
2、 如權(quán)利要求1所述的壓電促動器，其特征在于，箱體內(nèi)設(shè)置有的基 板，該基板具有對壓電元件施加電壓的驅(qū)動部，并且固定引線與所述驅(qū)動部 連接。
3、 如權(quán)利要求1所述的壓電促動器，其特征在于，長形狀的壓電元件 具有第一壓電元件21A;第二壓電元件21B,其一端部與該第一壓電元件 的一端部結(jié)合、并且從自由端部21b側(cè)可向外擴(kuò)展位移，所述第一壓電元件 21A的基端部由箱體內(nèi)的支承部或支承部件支承。
4、 如權(quán)利要求1所述的壓電促動器，其特征在于，可動卡止部件以蹺 蹺板式軸支承于箱體上。
5、 如權(quán)利要求1所述的壓電促動器，其特征在于，可動卡止部件在水 平或垂直狀態(tài)下進(jìn)行位置變化。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種壓電促動器，所述壓電促動器能夠在箱體的內(nèi)部空間，容易地組裝長形狀壓電元件、可動卡止部件、柱塞及彈簧部件。在箱體的內(nèi)部組裝有柱塞、常時在突出的方向?qū)υ撝┝Φ膹椈刹考?、將電壓信號轉(zhuǎn)換為機(jī)械性的位移的長形狀壓電元件、和該壓電元件相互作用而進(jìn)行位置變化的可動卡止部件，其特征在于，將所述長形狀壓電元件以沿所述箱體的內(nèi)壁的方式配設(shè)于所述柱塞的外部，另外，長形狀的壓電元件的自由端部以接觸方式或插入方式的任一方式與可動卡止部件卡合，此外，所述可動卡止部件相對所述柱塞的卡合或非卡合的控制是基于所述長形狀壓電元件的俯仰作用進(jìn)行的控制。
文檔編號H01H9/20GK101383234SQ20081021487
公開日2009年3月11日 申請日期2008年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月3日
發(fā)明者加藤千勝, 大桐宏司, 宇藤元三郎 申請人:美和鎖株式會社