(57)【要約】  基準部（２）と出力部（１）の間に配置されて、交互に電気的に駆動されるクランプ圧電パケット（８）と、それぞれがクランプ圧電パケットに対応し、互いに対向するように配置された好ましくは１対のステップ圧電パケット（９、１０）または互いに且つ出力部（１）からクランプ圧電パケットの長手方向に間隔を置いた位置で見掛けリンクを介してクランプ圧電パケット（８）と連結している脚（１１）と連結しているクランプ圧電パケット（９）およびスラスト軸受（１６）を有する圧電モーター。これら２つの鏡像関係に配置されたモーター構造は特にハイブリッド駆動システムにおいて、自動車のドライブ・プーリまたはブレーキディスクの両側に作用する。
2009531001.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準部（２）と出力部（１）の間に、出力部と基準部の間の相対移動方向とほぼ直交する向きに配置され、それぞれの一端が基準部（２）に固定され、他端が脚（１１）を介して摩擦係合状態で出力部（１）と当接する複数のクランプ圧電パケット（８）を含み、
クランプ圧電パケット（８）は交互に電気的に駆動される少なくとも２つの群から成り、
さらに、偏倚圧の作用下に基準部（２）に当接するブリッジを含み、このブリッジにクランプ圧電パケット（８）の固定端が当接し、ブリッジが“半剛性”、即ち、静状態ではクランプ圧電パケットの長さ公差を調整するのに充分な程度に可撓性であるが、圧電振動ごとに起こる動状態において剛性として挙動し、
さらにまた、それぞれがクランプ圧電パケット（８）に対応し、出力部と基準部との相対移動方向とほぼ平行に配列され、それぞれが一端を基準部に固定され、他端を対応のクランプ圧電パケットの脚（１１）と連結されている複数のステップ圧電パケット（９、１０）をも含む、基準部（２）と出力部（１）の相対運動を発生させる圧電モーターであって、
クランプ圧電パケット（８）が見掛けリンクを介して対応のクランプ圧電パケットの脚（１１）と連結され、
脚（１１）が対応のクランプ圧電パケット（８）との連結位置から距離を置いた位置で別の見掛けリンクを介して支持部材（１６）と連結され、
それぞれの対応ステップ圧電パケット（９）が支持部材（１６）との連結位置と脚（１１）の出力部側端部またはクランプパケットとの連結位置との間に介在する位置において脚（１１）と連結されていることを特徴とする圧電モーター。
【請求項２】
支持部材（１６）を第２ステップ圧電パケット（１０）に代え、方向が互いに逆の、且つそれぞれのクランプ圧電パケット（８）の長手方向に食い違う作用線を有するように２つのステップ圧電パケット（９，１０）を構成し、両ステップ圧電パケット（９、１０）と脚（１１）との連結位置がクランプ圧電パケット（８）の長手方向に互いに且つ脚（１１）と出力部（１）との当接位置から距離を隔てるようにした請求項１に記載の圧電モーター。
【請求項３】
脚（１１）とクランプ圧電パケット（８）との見掛けリンク連結部を脚のくびれ断面形状によって形成した請求項１または請求項２に記載の圧電モーター。
【請求項４】
出力部（１）と当接する脚（１１）の端部と出力部に近接するステップ圧電パケット-接続位置との間の間隔が両ステップ圧電パケット（９，１０）と脚（１１）の連結位置間の間隔の数倍である請求項２に記載の圧電モーター。
【請求項５】
両ステップ圧電パケット（９，１０）はクランプ圧電パケット（８）と同期的に作用するように電気的に駆動できるが、ステップ圧電パケットどうし且つクランプ圧電パケットに対して異なる位相位置で電気的に駆動することもできる請求項２に記載の圧電モーター。
【請求項６】
半剛性ブリッジがそれぞれのクランプ圧電パケット（８）と個別に対応する複数の素子（３）に区分され、摩擦結合固定手段（５、６、７）のよって互いに結合されている請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の圧電モーター。
【請求項７】
半剛性ブリッジの素子（３）が出力部と基準部との相対移動の方向に見てクランプ圧電パケット（８）の長手軸からずれた位置で一体化され（５、６、７）、相対移動の方向に見てクランプ圧電パケット（８）の長手軸からずれた位置で偏倚圧の作用下で基準部（２）と連結されている請求項６に記載の圧電モーター。
【請求項８】
ブリッジのそれぞれの素子（３）を、それぞれのクランプ圧電パケット（８）およびこれに対応する両ステップ圧電パケット（９、１０）を収容する支持素子として構成した請求項６または請求項７に記載の圧電モーター。
【請求項９】
鏡像関係に、または直径方向に対向するように配置され、出力部（１、３５、３６、３７）の直径方向に対向する両側に作用し、共通の基準部（２）を介して互いに連結している２つの個別モーター構造として構成された請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の圧電モーター。
【請求項１０】
２つの個別モーター構造が回転する車両-またはホイール駆動ディスクまたはブレーキディスクの両側に作用する請求項９に記載の圧電モーター。
【請求項１１】
自動車のホイール制動ディスクに作用し、圧力センサー（２６）を介して自動車のブレーキ管内の制動圧を感知し、これに応じて圧電モーターを摺動するブレーキディスクによって駆動され、発生する電気エネルギーをバッテリー（３０）に蓄える発電機モードに切り替える電気的レギュレーター（２８）を有する請求項１０に記載の圧電モーター。
【請求項１２】
半剛性ブリッジの素子（３）を、可変張力を発生させる圧電パケットによって伸張させる請求項６または請求項７に記載の圧電モーター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は特に車両駆動システムまたはアクチュエーターとして、即ち、高い駆動性能と高い駆動力及び/または高い回転速度を必要とする用途を対象に構成された圧電モーターに係わる。
【０００２】
本発明の特に有意義な利用分野は、例えば、ハイブリッド駆動システムにおいてブレーキディスクに作用する伝動としての利用である。
【０００３】
大型トラック駆動システムをも念頭に置いた高い駆動性能のための圧電駆動モーターは国際公開第０３/００５ ５５３号パンフレットから既に公知である。
【０００４】
個々に開示されている圧電駆動システムは相対的に固定状態の基準部とこれに対して移動する出力部との間に配置された圧電素子積重体の形態を呈する複数の圧電パケットを有する。これらの圧電パケットは基準部と出力部との間に選択的に締付け力を発生させるから、クランプ圧電パケットと呼称される。このクランプ圧電パケットはそれぞれ圧電素子積重体の一端が基準部に固定され、他端が出力部に固定されることなく当接している。これらのクランプ圧電パケットが配列されている列の方向は出力部と基準部の相対移動方向と交差する方向である。
【０００５】
同様にそれぞれが圧電素子積重体として構成され、その機能に因んでステップ圧電パケットと呼称される圧電パケットはクランプ圧電パケットの積重方向とほぼ直交する方向に且つ基準部と出力部の相対移動方向に積重されている。これらのステップ圧電パケットはそれぞれ圧電素子積重体の一端がクランプ圧電パケットの場合と同様に基準部に固定され、他端が対応のクランプ圧電パケット（またはクランプ圧電パケットのうちの対応のパケット）の出力部と当接する端部と連結している。
【０００６】
２つのクランプ圧電パケット群と２つのステップ圧電パケット群が存在する。これらは一方のクランプ圧電パケットが作動、即ち、拡張するという意味で電気的に駆動されて出力部に対して締め付けられると、他方のクランプ圧電パケットが作動を解かれて解放位置、即ち、出力部への締付けから解放された状態となる。この時、締付け状態のクランプ圧電パケット群に対応するステップ圧電パケット群が作動させられて伸張することによって、出力部に圧着しているクランプ圧電パケットの端部が相当距離だけ出力部の移動方向に偏倚する。その結果、出力部は他のクランプ圧電パケット群のうち解放状態にあるクランプ圧電パケットの下を相当距離だけ移動する。次いで、駆動制御が切り替えられ、即ち、締め付け状態にあったクランプ圧電パケットが解放状態に切り替えられ、対応のステップ圧電パケットも切り替えられて、締付け状態であったクランプ圧電パケットが締め付け状態から開放されて初期位置に戻り、これと同時に、それまで解放状態にあったクランプ圧電パケットの他の群が締め付け位置へ作動させられ、対応のステップ圧電パケットも同様に作動させられる。このようにして２つのクランプ圧電パケット群をそれぞれに対応するステップ圧電パケットと共に交互に作動させることによって連続的なステップ動作を生み、出力部をステップ動作させる。圧電パケットは数キロヘルツ、例えば、２５ ｋＨｚの周波数範囲で駆動制御されるから、基準部に対して出力部を準連続的に移動させることができる。
【０００７】
国際公開第０３/００５ ５５３号パンフレットから公知の圧電駆動システムでは、基準部が“半剛性”ブリッジプレートを介してクランプ圧電パケットの固定された積重体端部に連結している。“半剛性”とは静状態においてクランプ圧電パケットの少なくとも長さ公差および伸縮ストロークの範囲内でクランプ圧電パケットの積重体高さの差を弾性的に適応するが、動作周波数での動状態においては殆ど剛性に挙動することを意味する。これは圧電パケットの運動が極めて小さいという認識を前提としている。圧電パケットの利用可能な伸縮変位量は積重高さの約１０００分の１である。従って、クランプ圧電パケットの積重高さが約２０ ｍｍならば、伸縮変位量は約２０μｍとなる。他方、駆動システム自体の機械的構成部品の公差は高精度で製造される場合でも１００分の1 ｍｍ程度である。圧電パケットの積重高さも製造公差の影響を受けるから、圧電パケットを積重した場合、公差の範囲内で高さに差が生ずる。この事実に対処する手段として、国際公開第０３/００５ ５５３号パンフレットに開示されている構成は“半剛性”ブリッジを設けることを、高い駆動性能に好適な圧電駆動システムの実用的機能性を達成する前提条件として提示している。即ち、これによって、基準部と出力部との間でクランプ圧電パケットが常時強力な偏倚力の作用下に置かれ、さもなければ利用可能な変位幅で、出力部を移動させるのに必要な締め付け力が、従って、必要な摩擦力が得られないからである。クランプ圧電パケットの自由端と当接する出力部は“半剛性”ブリッジとの関係では剛性に構成されている。
【０００８】
本発明の課題は国際公開第０３/００５ ５５３号パンフレットから公知の圧電駆動システムの原理を、特にこのような圧電駆動システムを経済的に製造する可能性に関して、また、電気駆動システムと内燃エンジン駆動システムとの間で選択的な切換えが可能なハイブリッド駆動システムを自動車に装備する最近の傾向に鑑み、特にこのようなハイブリッド駆動システムにおける電気駆動システムとしての使用に関して改良することにある。尚、内燃エンジン駆動システムのみを装備している自動車に追加装備することも考察すべきであり、従って、本発明のさらなる課題は自動車のブレーキディスク（またはこれに類似の出力ディスク)に作用する駆動システムとしての圧電駆動システムを構成することにある。
【０００９】
上記課題の重要な観点は使用目的に応じて小型または大型の、場合によっては広い範囲で可変速の、または低速において極めて高い駆動力を発生させることができる圧電モーターを構成することである。
【００１０】
本発明では、この課題を請求項１に記載するように圧電駆動システムを構成することによって達成する。本発明の好ましい実施形態は従属請求項に記載されている。
【００１１】
請求項１の核心部分に記述されている発明は別々の、摩擦係合で一体に結合されるブリッジ素子の形態で、またはブリッジ材料を介して一体化されたブリッジ素子の形態を呈し、いずれの場合にもクランプ圧電パケットに対応する国際公開第０３/００５ ５５３号パンフレットから原理的に公知の“半剛性”ブリッジの構成を含んでいる。
【００１２】
構成の形状、特にステップ圧電パケットと脚との連結部と脚とスラスト軸受との連結部との相対的な位置決めを選択することによって、出力部との当接位置におけるステップ圧電パケットの変位と脚の変位との“変速比”を使用目的に合わせて最適条件に調整することができる。
【００１３】
自動車駆動システムとして使用する場合、本発明では、互いに向い合うように配置され、クランプ圧電パケットの積重方向に短い距離だけ位置ずれした作用線およびそれぞれのクランプ圧電パケットの脚との当接位置を有するそれぞれ２つのステップ圧電パケットをクランプ圧電パケットに対応させ、クランプ圧電パケットの脚に対するステップ圧電パケットの当接位置間隔が脚の被駆動部側端とこれに最も近い当接位置との間隔の数倍になるように構成する。ステップ圧電パケットが反対方向に変位することと、上記のような間隔比によって、ステップ圧電パケットの変位量に対して出力部におけるステップ幅を大きくする機械的な梃子比が得られる。従って、例えば、ブレーキディスクを介して車軸に直接伝動する自動車駆動システムとして使用する場合、圧電パケットの動作周波数を適当に設定すれば、優に２００ ｋｍ/時を超す速度が得られる。また、逆向きに作用するステップ圧電パケットの動作位相を変化させることによって簡単に速度制御することができる。
【００１４】
添付の図面を参照しながら本発明の実施形態とその適用性の詳細を実施例に従って以下に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１および図２はブレーキディスク１またはその他の駆動ディスクの両側で作用する圧電双対駆動システムを側面図（図１）と俯瞰図（図２）でそれぞれ示す。図１ではブレーキディスクをエッジから見た状態で示し、図２ではその断面を示している。図１における矢印はブレーキディスク１の移動方向を示す。
【００１６】
図１および２に示す圧電双対駆動システムはブレーキディスク１を挟んで鏡像関係に配置され、共通の連結フレーム２を介して互いに連結されている１対の個別駆動システムから成る。
【００１７】
双対駆動システムのそれぞれの個別駆動システムは１列の、それぞれが支持素子３を含む４つの圧電積重体を有する。図１では、それぞれが対応の支持素子３を有するこのような圧電積重体を側面から示しており；図２では、それぞれ対応の圧電積重体を含む４つの支持素子３から成る列を示している。双対駆動システムを構成する個別駆動システムの支持素子３は、図１から明らかなように、それぞれブリッジ４を介して一体的につながっている。
【００１８】
図２から明らかなように、各列を構成する４つの支持素子３はスペーサーディスク５の介在で順次間隔を保ち、ねじ付きスピンドル６および調節ナット７を介して摩擦係合作用下に固定されている。それぞれの個別駆動システムの、このように固定された支持素子３のそれぞれは頭書した国際公開第０３/００５ ５５３号パンフレットから原理的には公知の“半剛性”ブリッジのブリッジ素子を構成する。
【００１９】
それぞれの支持素子３は３つの圧電パケット、即ち、クランプ圧電パケット８、第１ステップ圧電パケット９、および第２ステップ圧電パケット１０を含む。圧電パケット８、９および１０はいずれも簡略化して図示してある。
【００２０】
クランプ圧電パケット８はブレーキディスク１の平面に対して垂直な圧電素子積重方向に、支持素子３とブレーキディスク１と当接する脚１１との間に位置する。両ステップ圧電パケット９および１０はそれぞれ互いに且つブレーキディスク１の平面と平行な圧電素子積重方向を有し、それぞれが支持素子３と脚１１の間に位置し、脚１１との連結位置が脚１１の長手方向に互いに食い違っている。
【００２１】
脚１１に対する両ステップ圧電積重体９および１０の連結位置または作用位置の間隔を図１にd１で示し、ブレーキディスク１とブレーキディスクに最も近い位置のステップ圧電積重体９の脚１１との連結位置との間の間隔を図１にd２で示す。両ステップ圧電パケット９および１０が作動すると、その行程が増大し、これに呼応して脚１１が角度偏倚し、間隔d２が間隔d１の数倍に広がる図１に示す状態となって梃子作用を発生させ、その結果、ブレーキディスク１と当接する脚１１の端部の偏倚量が脚１１のステップ圧電パケット９との連結位置の偏倚量の数倍になる。
【００２２】
すべてのクランプ圧電パケットの脚１１はフレーム２を介してブレーキディスク１に対して静止の状態に固定される。このことは図１からも理解されると考えられる。フレーム２にはスペープレート１３に作用する強力な共通のバイアス・ばね１２が存在し、フレームの両側にそれぞれ位置するスペーサープレート１３とそれぞれの支持素子３との間には引張ばね１４が介在する。従って、このように構成された支持素子は動的状態において、駆動周波数で頭書の“半剛性”ブリッジのように挙動し、その結果、それぞれの個別駆動システムの合計４つの圧電パケットから成る第１および第２の双対クランプ圧電パケットが交互に当接してブレーキディスク１と摩擦係合接触する間、瞬間的に他方の双対クランプ圧電パケットのそれぞれがブレーキディスク１から離脱している。
【００２３】
脚１１は、図１に示すくびれ部分から明らかなように、このくびれ部分によって形成される“継ぎ手”を介してクランプ圧電パケット８の脚側端部とつながっている。この継ぎ手はクランプ圧電パケット８の積重体の軸に対して脚１１が角度偏倚することを可能にする。
【００２４】
図１を参照して上述した圧電パケット構造は脚部１１における両ステップ圧電パケット９および１０の作用線および作用位置が互いに方向が逆で、且つ平行に位置ずれしているから、両ステップ圧電パケット９および１０の作動時の相対位相位置を制御することによって、圧電パケットの駆動周波数が一定に保たれることを条件に、出力部、ここではブレーキディスク１の移動速度および移動方向を制御することができる。クランプ圧電パケットが出力部、即ち、ブレーキディスク１に応力を作用させる動作が出力部の速度に関係なく連続的に起こるように、圧電パケット（全体）の駆動周波数を一定に保つことが必要である。
【００２５】
ステップ圧電パケット９および１０を等位相で動作させると、その歪み偏倚が極限まで増大し、ディスク１に沿った脚１１のステップ幅が最大となる。梃子比を考慮しながら両ステップ圧電パケット９および１０の相対位相位置を変化させることによって、ディスク１に沿った脚１１のステップ幅を変化させることができ、一定ステップ周波数で、ディスク１の速度を変化させることができる駆動制御の際にステップ圧電パケットの位相位置を変化させてクランプ圧電パケットを動作させることによって、ディスクの回転方向を反転させることも可能である。
【００２６】
圧電モーターはブレーキディスク１がモーターを“摺動させる”発電機としても作用できる。その場合、発電機として作用する圧電モーターが発生させるエネルギーはバッテリーに蓄積され、後でモーター利用のための駆動エネルギーとして使用することができる。本発明の圧電モーターを車両駆動システム、特にハイブリッド駆動システムに利用する場合、圧電モーターを制動のために、即ち、坂道での運転時に通常の制動動作に使用することもでき、これに反して、液圧式ブレーキならば、例えば、急ブレーキのような強い制動の際にのみ使用される。
【００２７】
図３は図１および図２に示すブレーキディスクに作用する圧電双対モーターとの関連で自動車におけるハイブリッド駆動構造のブロックダイヤグラムである。
【００２８】
図ではブレーキディスク１を、ここでは略示して参照符号２０で一括している圧電双対モーター、ブレーキディスク１に作用する液圧式ブレーキ２１、およびこれも略示する車両の内燃エンジン２２とともに示している。アクセルまたはスロットルペダルを参照符号２３で、ブレーキペダルを参照符号２４でそれぞれ示す。ハイブリッド自動車における内燃エンジン駆動と電気駆動の切換え装置は公知であり、本発明の対象ではないので、圧電モーター２０を介する両駆動方式の切換えは図示しない。
【００２９】
内燃エンジン２２で車両が駆動されている間、圧電モーターはその作用を解かれる、即ち、ブレーキディスク１との係合を解かれる。圧電モーターの作用解除については後述する。
【００３０】
車両が圧電モーター２０を介して駆動される場合、圧電モーターはブレーキとしても作用し、その場合、電力を消費するのではなく発生させる発電機として作用する。ブレーキ管２５にはブレーキ圧吸収装置２６が接続し、このブレーキ圧吸収装置２６は信号線２７を介してレギュレーター２８と接続している。レギュレーター２８はブレーキ圧に応答するだけでなく、ブレーキディスク１の回転数を測定する回転速度計２９から回転速度を受信し、これに応じて圧電モーター２０の動作、特に、ステップ圧電パケットの位相位置を調整する。これも著しく簡略化し、レギュレーター２８内にブロックとして図示してあるバッテリー３０またはバッテリー構造は当然のことながらレギュレーター２８内ではなく任意の場所に配置することができ、圧電モーター２０にエネルギーを供給するか、もしくは、制動過程でブレーキディスク１が摺動する際に発電機として作用する圧電モーター２０が発生させる電気エネルギーを供給されてこれを蓄積する。
【００３１】
強力な制動、特にブレーキ圧が急激に増大する急ブレーキの際に、ブレーキ管２５内に設けた安全弁３１が開放され、その結果、液圧式ブレーキ２１にもブレーキ圧が作用し、液圧式ブレーキ２１が動作する。
【００３２】
図４Ａおよび図４Ｂはシャフト３５を回転させるための圧電駆動システムの使用を側面図（図４）と正面図（図４Ｂ）であり、圧電駆動システムは一部破断して示してある。図５Ａおよび図５Ｂもまたねじ付きスピンドイル３６を回転させるためのこのような圧電駆動システムの使用を側面図（図５Ａ）と正面図（図５Ｂ）であり、クランプパケットの脚１１がねじ付きスピンドル３６の螺条と係合している。このような構成は大きい作動力を要するアクチュエーターとして好適である。
【００３３】
図４Ａ、４Ｂ、５Ａおよび５Ｂにおいて、圧電パケット構成は図１に示した個別駆動システムの構成と全く同じであるから、いずれも一部破断して示してある。シャフトもしくはスピンドル周面に対するクランプ圧電パケットの押圧力を補正する上でも直径方向対向する２つの個別圧電駆動システムからなる双対駆動システムをシャフトの回転またはスピンドルの回転に使用することが好ましい。
【００３４】
図６Ａおよび図６Ｂは個別駆動システムとして図示してはいるが双対駆動システムとしても構成できる本発明のリニヤー駆動式の圧電駆動システムを示す側面図（図６Ａ）および正面図（図６Ｂ）である。この構成は図１に示したそれぞれの個別駆動システムの構成に相当し、フレーム２はここでは個別駆動システムの支持素子３を偏倚させるためだけのストレッチャーとして考えられているが、原理的には図１の場合のような双対駆動システムに拡大した場合、共通のフレームとして構成できることはいうまでもない。出力部はここではプレート３７として図示されているが、レールまたはロッドであってもよい。
【００３５】
いずれの構成においても：図示の実施例において、圧電駆動システム、より具体的には圧電パケット構造はステーター、即ち、構成中の相対的に静止状態にある基準部に設けられ、クランプ圧電積重体の脚１１は出力部に作用するが、基本的にはこの構成を動的な意味で逆に構成し、圧電パケット構造を出力部、即ち、可動部に設け、クランプ圧電パケットの脚１１を基準部に取り付け、出力部が基準部に対して移動するように構成することができる。
【００３６】
図示の圧電駆動システムは、例えば上述したように内燃エンジンを介して車両を駆動する場合、いずれも圧電モーターをブレーキディスク１またはその他の出力部との作用係合の解除を可能にする解除装置をも含む。解除装置の構成および作用態様を図６Ａおよび図７を参照して説明する。図１にも解除装置を図示したが、図面が煩雑になるのを避けるため参照番号を省いてある。
【００３７】
図６から明らかなように、それぞれのばね１４はそれぞれの支持素子に直接作用するのではなく、押さえ片５０およびロール５１を介して作用する。ロール５１は支持素子３の肩部５２に配置されている。
【００３８】
図６Ａから明らかなように、フレーム２は支持素子３の肩部５２と同じ高さに肩部５３を有する。すべての支持素子３のロール５１は共通の操作ロッドを介して、より厳密には支持素子の俯瞰図である図７に示す２枚の板ばね５４を介して、それぞれの支持素子３の肩部５２に収まっている常態位置から図６Ａ右方へずれてフレーム２の肩部５３と重なる位置へ移動可能である。図７では、これら２枚の板ばね５４が外方へ膨らんだ常態位置へ偏倚している。図７では簡略化して示してある選択的に作動させることのできる電磁石５５は、これを作動させると両板ばね５４を引き寄せ、伸張させる。支持素子３（またはフレームの適当な位置に）固定される一方、ロール５１を作動させるロッドの軸方向一端と連結しているこれら２枚の板ばね５４はトグル・リンクのように作用する。電磁石５５の作用下に板ばね５４が伸張すると、板ばね５４が伸張した分だけロッドとのリンク位置が図７上右方へ移動し、その結果、図６に示すように、ロール５１は支持素子３の肩部５２からフレーム２の肩部５３へ移動する。但しこの時点で、支持素子３は出力素子、即ち、図６Ａの場合ではプレート３７と当接するように偏倚させられていないから、出力素子は圧電パケット構造の脚１１の下方で自由に移動可能である。
【００３９】
図８は圧電素子積重体の構造における圧電パケットの構成をその電気的接続および電気的駆動と共に示す原理図である。
【００４０】
電気的駆動構造はＬＣ-振動回路として構成され、キャパシタンスとして振動コイルおよび圧電素子４１を含む。この駆動によって、振動回路においては、消費された分のエネルギーが補給されるだけでよく、圧電パケットの伸縮に必要なエネルギー交替は振動回路内で行なわれる。
【００４１】
図示の構成では、圧電素子４１間の分離層から延びるターミナル・ラグが先ず圧電パケットから距離を置いた位置で共通の導線４３もしくは４４と接続し、ターミナル・ラグ４２が圧電パケットの歪み振動を吸収し、共通導線との接続位置およびターミナル・ラグと圧電素子との接続位置には振動負荷が作用していない状態にある。
【００４２】
ターミナル・ラグ４２はそれぞれ好ましくは圧電素子と同じ幅を有するから、広い面積を有する。従って、ターミナル・ラグ４２は圧電素子中に発生する熱を冷却する熱放射手段としても作用する。ターミナル・ラグ４２は従来の方式とは異なり、圧電素子のエッジにだけ接続するのではなく、銅フォイルとして、図８から明らかなように、圧電積重体の内部にまで挿入されており、熱を効果的に引き出すことができ、しかも表皮効果を利用することができる。
【００４３】
図９はブレーキディスク１またはその他の出力ディスクを挟んで作用する圧電モーターを含む双対駆動システムを示す図１と同様の側面図であるが、図１の構造と比較して圧電モーターの構成がやや簡略化されている。図９に示す構成では、それぞれのクランプ圧電パケット８に１つのステップ圧電パケット９が対応し、図１の構成に存在する第２ステップ圧電パケット１０の代わりに、基準部２にスラスト軸受１６が固定されている。スラスト軸受１６はクランプ圧電パケットに対する脚１１の連結部からやや離れた位置に存在する見掛けリンク１７を介して脚１と連結している。ステップ圧電パケット９と脚１１とは、これもスラスト軸受１６との連結部と出力部１と係合する脚端との間の選択された位置において見掛けリンクを介して連結されている。脚１１とステップ圧電パケット９および脚１１とスラスト軸受１６の連結位置の相対位置関係を選択することによって伝動比、即ち、ステップ圧電パケットの歪み量と出力部と係合する脚端のステップ長さとの比を調整または選択される。
【００４４】
図９に示す実施形態では確かに両ステップ圧電パケット９および１０の歪みみによる位相ずれに起因する最大速度および速度調整能力が損なわれるが、構成が簡単であるだけにコストが軽減され、小型化が可能であり、多様な使用目的に適応できる。
【００４５】
いずれの実施形態においても速度調整は、云うまでもなく“半剛性”ブリッジの機能に応じた限界の範囲内で、クランプ-およびステップ-圧電パケットの駆動周波数を変化させることによって、またはステップ圧電パケットの行程、即ち、歪み量を変化させることによって、またはステップ圧電パケットの駆動電圧を変化させることによって行なうことができる。
【００４６】
本発明では、半剛性ブリッジの剛度を、例えば、この剛度を圧電パケットの設定駆動周波数またはその他の運転条件に適合させるため、図示しない調整機構によって変化させることができる。半剛性ブリッジのこのような剛度調整は（強力な保持力を有する止めねじやスプリング・ウォッシャーブリッジ素子などのような）機械的固定機構の代わりに以下のように作用する圧電アクチュエーターを使用してブリッジ素子を構成する支持素子３を変化させることによっても達成できる。即ち、圧電アクチュエーターはこれを偏倚させる電圧の作用を受け、その強弱に応じて大きく、または小さく偏倚することによってブリッジ素子に対して強い、または弱い保持圧力を作用させる。保持圧力の変化は極めて短い行程で充分可能であるから、圧電アクチュエーターによる調整機構がこの目的に最適である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】ディスクに作用する双対圧電駆動システムを簡略化して示す側面図である。
【図２】図１に示した駆動システムの正面図である。
【図３】図１および２に示した圧電駆動システムを使用するハイブリッド駆動システムの簡略図である。
【図４Ａ】回転駆動システムとして駆動軸に作用する本発明の圧電駆動システムの側面図および正面図である。
【図４Ｂ】回転駆動システムとして駆動軸に作用する本発明の圧電駆動システムの側面図および正面図である。
【図５Ａ】ねじ付きスピンドルに作用し、アクチュエーターとして使用可能な本発明の圧電駆動システムの側面図および正面図である。
【図５Ｂ】ねじ付きスピンドルに作用し、アクチュエーターとして使用可能な本発明の圧電駆動システムの側面図および正面図である。
【図６Ａ】本発明の圧電リニア駆動システムの側面図および正面図である。
【図６Ｂ】本発明の圧電リニア駆動システムの側面図および正面図である。
【図７】クランプ圧電パケットの係合を解く解除装置の簡略図である。
【図８】本発明の圧電駆動システム用圧電パケット積重体を構成する圧電素子の電気的接続態様を示す簡略図である。
【図９】圧電モーターの簡単な実施形態を示す図１と同様の側面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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