(57)【要約】【課題】自動車の車体やトランスミッション等の振動は多分に多次元的であることに鑑み、対象物の振動に対し一点に於いて２次元的に対処することのできる２次元型圧電式振動検出／抑制装置を提供する。【解決手段】２次元型圧電式振動検出／抑制装置は、振動が検出されまたは抑制されるべき物体の表面に取り付けられるよう配列された第一および第二の帯状圧電体を備え、第一および第二の帯状圧電体はそれらの長手方向中央部にて互いに交差して重ね合わされる。【選択図】図１
2006025576.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動が検出されまたは抑制されるべき物体の表面に取り付けられるよう配列された第一および第二の帯状圧電体を備え、前記第一および第二の群の帯状圧電体はそれらの長手方向中央部にて互いに交差して重ね合わされていることを特徴とする２次元型圧電式振動検出／抑制装置。
【請求項２】
前記第一の帯状圧電体は前記物体の表面に沿って一層に配列された複数の圧電材ファイバと電極とを含んでいることを特徴とする請求項１に記載の２次元型圧電式振動検出／抑制装置。
【請求項３】
前記第二の帯状圧電体はその長手方向両端部にて前記物体の表面に沿って一層に配列された複数の圧電材ファイバと電極とを含んでいることを特徴とする請求項１または２に記載の２次元型圧電式振動検出／抑制装置。
【請求項４】
前記電極の片方は前記圧電材ファイバの導電性芯線であることを特徴とする請求項２または３のいずれかに記載の２次元型圧電式振動検出／抑制装置。
【請求項５】
前記電極の片方は前記圧電材ファイバの導電性外皮であることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の２次元型圧電式振動検出／抑制装置。
【請求項６】
前記電極の片方は前記圧電材ファイバの外面に押し当てられた導電性板体であることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の２次元型圧電式振動検出／抑制装置。
【請求項７】
前記第一の帯状圧電体は前記物体の表面に沿って配置された圧電材帯板と電極とを含んでいることを特徴とする請求項１に記載の２次元型圧電式振動検出／抑制装置。
【請求項８】
前記第二の帯状圧電体はその長手方向両端部にて前記物体の表面に沿って配置され圧電材帯板と電極とを含んでいることを特徴とする請求項１または７に記載の２次元型圧電式振動検出／抑制装置。
【請求項９】
前記の交差は直交であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の２次元型圧電式振動検出／抑制装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子により物体の振動を検出し或は抑制する圧電式振動検出／抑制装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
圧電材の板やブロックが伸縮力をかけられるとその対向面間に電位差を生じ、また逆にその対向面間に電位差をかけられると伸縮しようとすることを利用して、圧電素子を自動車の車体やトランスミッション等の振動が問題となる物体の表面に取り付け、これに一対の電極を付加して該物体の振動を電気的に検出し、或いは該物体の振動を電気的に抑制することが種々考えられてきたが、更に圧電材をファイバ状に形成し、圧電性ファイバにより人体等の柔らかな対象物や凹凸のある物体の動きを圧電式に検出し或は逆にこれらの対象物に対し圧電式に作用するアクチュエータを構成することが、下記の特許文献１に記載されている。また下記の特許文献２には、圧電性ファイバとして有用ないくつかの材料が提案されている。
【特許文献１】特開２００２-２０３９９６号公報
【特許文献２】特開２００３-３２８２６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記の特許文献１には、人体等の柔らかな対象物や凹凸のある物体に関して圧電式の変位検出や加力を行うべく、圧電性ファイバを縦横に織り合わせて織布状の圧電式変位センサやアクチュエータを構成することが記載されている。圧電性ファイバを織布状に織り合わせれば、確かに柔軟な対象物や凹凸のある物体に適用されるに適した圧電式変位センサやアクチュエータが得られるが、そのような圧電式変位センサやアクチュエータは、柔軟のあまり対象物の振動を捉えることはできず、また対象物に対し振動的に力を付与することはできない。
【０００４】
一方、自動車その他の機械或は電気装置の分野に於けるこれまでの圧電式振動検出／抑制装置は、圧電機能が電位差との関係に於いて一方向性を有するものであったことから、専ら一次元的な動きに関する装置として取り扱われてきた。しかし、自動車の車体やトランスミッション等の振動は多分に多次元的であり、これらの対象物の振動に対しより的確に対処するには、問題となる一点に於ける振動を多次元的に捉えることが望まれる。
【０００５】
本発明は、上記の観点に立ち、対象物の振動に対し一点に於いて一先ず２次元的に対処することのできる２次元型圧電式振動検出／抑制装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するものとして、本発明は、振動が検出されまたは抑制されるべき物体の表面に取り付けられるよう配列された第一および第二の帯状圧電体を備え、前記第一および第二の群の帯状圧電体はそれらの長手方向中央部にて互いに交差して重ね合わされていることを特徴とする２次元型圧電式振動検出／抑制装置を提案するものである。
【０００７】
前記第一の帯状圧電体は前記物体の表面に沿って一層に配列された複数の圧電材ファイバと電極とを含んでいてよい。前記第二の帯状圧電体はその長手方向両端部にて前記物体の表面に沿って一層に配列された複数の圧電材ファイバと電極とを含んでいてよい。
【０００８】
前記圧電材ファイバに対する前記電極の片方は前記圧電材ファイバの導電性芯線であってよい。また、前記圧電材ファイバに対する前記電極の片方は前記圧電材ファイバの導電性外皮であってよい。或はまた、前記圧電材ファイバに対する前記電極の片方は前記圧電材ファイバの外面に押し当てられた導電性板体であってもよい。
【０００９】
或はまた、前記第一の帯状圧電体は前記物体の表面に沿って配置された圧電材帯板と電極とを含んでいてよい。また、前記第二の帯状圧電体はその長手方向両端部にて前記物体の表面に沿って配置された圧電材帯板と電極とを含んでいてよい。
【００１０】
上記いずれの場合にも、前記の交差は直交であってよい。
【発明の効果】
【００１１】
上記の如く、振動が検出されまたは抑制されるべき物体の表面に取り付けられるよう配列された第一および第二の帯状圧電体が設けられ、前記第一および第二の帯状圧電体がそれらの長手方向中央部にて互いに交差して重ね合わされていれば、第一および第二の帯状圧電体が交差して重ね合わされている箇所を一点として、第一の帯状圧電体により該一点に於ける或る所望の第一の方向に於ける物体表面の伸縮を検出し或は抑制し、同時に第二の帯状圧電体により該一点に於ける或る所望の第二の方向に於ける物体表面の伸縮を検出し或は抑制し、これらを合わせて一点に於ける物体表面の伸縮を２次元的に捉えた検出或は抑制を行うことができる。この場合、第一および第二の帯状圧電体はそれぞれ第一および第二の方向に於ける物体表面の伸縮に緩衝的弛みを生ずることなく対応できるので、物体表面の伸縮が急速に繰り返される振動であるときにもそれに対応でき、２次元型圧電式振動検出／抑制装置として作動することができる。
【００１２】
前記第一の帯状圧電体が物体の表面に沿って一層に配列された圧電材ファイバと電極とを含んでいれば、物体の表面が３次元的に湾曲していても、該第一の帯状圧電体をなす圧電材ファイバは、いずれも物体表面に直に沿って延在するので、その伸縮は物体表面の伸縮に高度に正確に対応し、第一の帯状圧電体をなす圧電材ファイバの延在方向に於ける物体表面の伸縮を高精度に検出しまたは物体表面に高精度にて伸縮力を及ぼすことかできる。またそのような圧電材ファイバを第一の帯状圧電体として複数個用いることにより、第一の圧電材ファイバ群の延在方向に於ける物体表面の伸縮の検出値または物体表面に付与する伸縮力の大きさを、ファイバ数に応じて高めることができる。
【００１３】
前記第二の帯状圧電体がその長手方向両端部にて前記物体の表面に沿って一層に配列された圧電材ファイバと電極とを含んでいれば、物体の表面が３次元的に湾曲していても、また第二の帯状圧電体が長手方向中央部にて第一の帯状圧電体上に重ね合わされていても、第二の帯状圧電体をなす圧電材ファイバは、いずれもその長手方向両端部にては、物体表面に直に沿って延在するので、その両端部間の伸縮は物体表面の伸縮に高度に正確に対応し、第二の圧電材ファイバ群の延在方向に於ける物体表面の伸縮を高精度に検出しまたは物体表面に高精度にて伸縮力を及ぼすことかできる。また、この場合にも、そのような圧電材ファイバを第二の帯状圧電体として複数個用いることにより、第二の圧電材ファイバ群の延在方向に於ける物体表面の伸縮の検出値または物体表面に付与する伸縮力の大きさをファイバ数に応じて高めることができる。
【００１４】
前記電極の片方が前記圧電材ファイバの導電性芯線とされれば、複数の圧電材ファイバと共に帯状圧電体を構成する電極の片方を各圧電材ファイバ内に予め組み込んでおくことができ、第一および第二の帯状圧電体により２次元型圧電式振動検出／抑制装置を組み上げる作業が簡単になる。前記電極の片方が前記圧電材ファイバの導電性外皮とされる場合も同様の効果が得られる。特に、前記電極の片方が前記圧電材ファイバの導電性芯線とされ、更に前記電極のもう片方が前記圧電材ファイバの導電性外皮とされれば、上記の効果は倍加される。しかし、また、前記第一または第二の帯状圧電体が物体の表面に沿って一層に配列された複数の圧電材ファイバとされていれば、前記電極の片方が前記圧電材ファイバの外面の押し当てられる導電性板体とされても、各圧電材ファイバに対し的確に電極を配設することができる。
【００１５】
更にまた、物体の表面が平面であるかまたは円筒面の如く２次元的に湾曲している場合には、前記第一の帯状圧電体が前記物体の表面に沿って配置された圧電材帯板と電極とを含む構造とされても、帯状圧電体を物体表面に密着して設置することができ、複数のファイバの組合せに代えて一枚の圧電材帯板によってより簡単に第一の帯状圧電体を構成することができる。同様に物体の表面が平面であるかまたは円筒面の如く２次元的に湾曲している場合には、前記第二の帯状圧電体についても、その長手方向両端部にて物体の表面に沿って配置され圧電材帯板と電極とを含む構造とされることにより、第二の帯状圧電体をより簡単に構成することができる。
【００１６】
前記第一および第二の群の圧電性ファイバの長手方向中央部に於ける互いの交差が直交であれば、物体表面の２次元的伸縮を２つの次元のデータにより最大限の精度にて処理することができ、またそれを２次元直交座標系に関する公知の合成或は分解演算手法を用いて行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
添付の図１は、本発明による２次元型圧電式振動検出／抑制装置を一つの実施の形態について示す幾分解図的斜視図である。図に於いて、１００は第一の帯状圧電体であり、２００は第二の帯状圧電体である。図示の例では、第一および第二の帯状圧電体はいずれもそれぞれ１０本の圧電材ファイバ１０−１，１０−２， ．．． １０−１０および２０−１，２０−２， ．．． ２０−１０よりなっている。これらの圧電材ファイバには、その芯の部分に片方の電極をなす導電性の芯線１２−１，１２−２， ．．． １２−１０および２２−１，２２−２， ．．． ２２−１０が設けられており、またその表面にはもう片方の電極をなす導電性の外皮１４−１，１４−２， ．．． １４−１０および２４−１，２４−２， ．．． ２４−１０が設けられている。
【００１８】
図示の例では、第一の帯状圧電体の圧電材ファイバは、全てその全長にわたって物体３０の表面に沿って一層に配列されている。また、図示の例では、第二の帯状圧電体の圧電材ファイバは、それらの長手方向中央部にて接合層４０を介して第一の群の圧電性ファイバの長手方向中央部の上に交差して重ね合わされ、それらの長手方向両端部にて物体３０の表面に沿って一層に配列されている。図示の例では、第一と第二の圧電性ファイバ群の長手方向中央部に於ける交差は直交である。これらの圧電材ファイバの物体表面上に着座している部分は、図には示されていないが、適当な接着材により物体表面に固定されている。尚、第一の群の圧電材ファイバ１０−１，１０−２， ．．． １０−１０および第二の群の圧電材ファイバ２０−１，２０−２， ．．． ２０−１０は、それぞれ横方向に隣り合ったものどうしが予め適当な接着材により接合され、それぞれ帯状の部材とされていてよく、また第一および第二の圧電材ファイバは長手方向中央部の重なり部にて接合層４０を挟んで予め適当な接着材により互いに接合されていてよい。また、接合層４０そのものが接着材により形成されていてもよい。
【００１９】
また、図には示されていないが、当然のことながら、かかる２次元型圧電式振動検出／抑制装置の使用に当っては、第一の圧電材ファイバの導電性芯線１２−１，１２−２， ．．． １２−１０、第二の圧電材ファイバの導電性芯線２２−１，２２−２， ．．． ２２−１０、第一の圧電材ファイバの導電性外皮１４−１，１４−２， ．．． １４−１０、第二の圧電材ファイバの導電性外皮２４−１，２４−２， ．．． ２４−１０のそれぞれに対し適当な電極が設置される。
【００２０】
図２は本発明による２次元型圧電式振動検出／抑制装置の他の一つの実施の形態を示す図１と同様の幾分解図的斜視図である。図２において、図１に示した部分に対応する部分には図１におけると同じ符号が付されている。この実施の形態においては、物体３０は導電性表面を呈する導電材であり、第一および第二の圧電材ファイバには導電性外皮は設けられておらず、第一および第二の圧電材ファイバ１０−１，１０−２， ．．． １０−１０および２０−１，２０−２， ．．． ２０−１０に於ける導電性芯線１２−１，１２−２， ．．． １２−１０および２２−１，２２−２， ．．． ２２−１０に対向する他方の電極は、物体３０と圧電材ファイバの外面の押し当てられた導電性板体５０および６０により与えられている。この場合、圧電材ファイバ１０−１，１０−２， ．．． １０−１０の圧電材層の一方の半分は物体３０と導電性芯線１２−１，１２−２， ．．． １２−１０との間で一つの圧電材層として作用し、また他方の半分は導電性芯線１２−１，１２−２， ．．． １２−１０と導電性板体５０の間で他の一つの圧電材層として作用する。同様に、圧電材ファイバ２０−１，２０−２， ．．． ２０−１０の圧電材層の一方の半分は物体３０と導電性芯線２２−１，２２−２， ．．． ２２−１０との間で一つの圧電材層として作用し、また他方の半分は導電性芯線２２−１，２２−２， ．．． ２２−１０と導電性板体６０の間で他の一つの圧電材層として作用する。また、図には示されていないが、かかる２次元型圧電式振動検出／抑制装置の使用に当っては、物体３０が一つの電極とされると共に、導電性芯線１２−１，１２−２， ．．． １２−１０および２２−１，２２−２， ．．． ２２−１０、導電性板体５０および６０のそれぞれに対し適当な電極が設置される。
【００２１】
図３は本発明による２次元型圧電式振動検出／抑制装置の更に他の一つの実施の形態を示す図１または図２と同様の幾分解図的斜視図である。図３においても、図１または図２に示した部分に対応する部分には図１または図２におけると同じ符号が付されている。この実施の形態においては、物体３０は導電性表面を呈する導電材であり、第一および第二の圧電材ファイバ１０−１，１０−２， ．．． １０−１０および２０−１，２０−２， ．．． ２０−１０には、いずれも導電性芯線は設けられておらず、第一の圧電材ファイバ１０−１，１０−２， ．．． １０−１０は物体３０と導電性板体５０の間で圧電材層として作用し、第二の圧電材ファイバ２０−１，２０−２， ．．． ２０−１０は物体３０と導電性板体６０の間で圧電材層として作用するようになっている。この場合にも、図には示されていないが、かかる２次元型圧電式振動検出／抑制装置の使用に当っては、物体３０が一つの電極とされると共に、導電性板体５０および６０のそれぞれに対し適当な電極が設置される。
【００２２】
図４は本発明による２次元型圧電式振動検出／抑制装置の更に他の一つの実施の形態を示す図１または図２と同様の幾分解図的斜視図である。図４においても、図１〜図３に示した部分に対応する部分には図１〜図３におけると同じ符号が付されている。この実施の形態においては、物体３０は導電性表面を呈する導電材であり、また前記第一および第二の帯状圧電体１００および２００は、圧電材帯板７０および８０を圧電材層とし、物体３０と導電性板体５０または６０を両電極とするよう構成されている。この場合にも、図には示されていないが、かかる２次元型圧電式振動検出／抑制装置の使用に当っては、物体３０が一つの電極とされると共に、導電性板体５０および６０のそれぞれに対し適当な電極が設置される。
【００２３】
以上に於いては本発明をいくつかの実施の形態について詳細に説明したが、これらの実施の形態について本発明の範囲内にて種々の変更が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明による２次元型圧電式振動検出／抑制装置を一つの実施の形態について示す幾分解図的斜視図。
【図２】本発明による２次元型圧電式振動検出／抑制装置を他の一つの実施の形態について示す幾分解図的斜視図。
【図３】本発明による２次元型圧電式振動検出／抑制装置を更に他の一つの実施の形態について示す幾分解図的斜視図。
【図４】本発明による２次元型圧電式振動検出／抑制装置を更に他の一つの実施の形態について示す幾分解図的斜視図。
【符号の説明】
【００２５】
１００，２００…第一および第二の帯状圧電体、１０−１〜１０−１０…第一の帯状圧電体の圧電材ファイバ、１２−１〜１２−１０…第一の帯状圧電体の導電性芯線、１４−１〜１４−１０…第一の帯状圧電体の導電性外皮、２０−１〜２０−１０…第二の帯状圧電体の圧電材ファイバ、２２−１〜２２−１０…第二の帯状圧電体の導電性芯線、２４−１〜２４−１０…第二の帯状圧電体の導電性外皮、３０…物体、４０…接合層、５０，６０…導電性板体、７０，８０…圧電材帯板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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