(57)【要約】【課題】高回転力を出力することができる静粛性の高い回転装置を提供する。【解決手段】振動体３を振動させることにより弾性体２３を伸縮させて錘２２を押し引きし、回転体２１を時計回り、反時計回りに交互に回転できる。このとき、振動体を機械振動系２の固有振動数で振動させて機械振動系を共振させているので、回転体の回転角度を徐々に増大させて回転力も徐々に増大させることができる。そして、錘が振動体から最も離間した回転体の回転位置又は最も接近した回転体の回転位置を超えると、回転体は該回転位置を超えた方向にのみ回転することになり、該回転を継続できる。このような回転装置によれば、機械振動系の錘の重さや弾性体の弾性係数等を調整することにより、高回転力を容易に得ることができる。また、電磁モータのように軸振れが生じ易いロータが不要であるため、特に高速で軸部材を回転させるときの静粛性を高めることができる。【選択図】図１
2011153633.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置本体に回転軸線回りに回転可能に支承された回転体と、該回転体の回転軸線から離間した部位に相対回転可能に連結された錘と、一端が前記錘に連結され、他端が前記装置本体に連結され、前記錘を前記回転体の回転軸線を挟んで両側に移動可能に支持する弾性体と、を有する機械振動系と、
前記装置本体と前記弾性体の前記装置本体側端部との間に配置され、前記弾性体を前記回転体に向かって振動させる振動体と、を備え、
前記振動体を前記機械振動系の固有振動数で振動させることにより前記回転体を回転させることを特徴とする回転装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記機械振動系の前記錘及び前記弾性体を２組備え、
各前記錘が前記回転体に回転軸線に対し対称に連結され、
各前記弾性体を前記回転体に向かって逆位相で夫々振動させる第１振動体及び第２振動体が、前記装置本体と前記各弾性体の前記装置本体側端部との間に配置されていることを特徴とする回転装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記弾性体は、前記装置本体に連結された棒状の弾性部材と、一端を前記棒状弾性部材の先端に連結され、他端を前記錘に連結されたコイルスプリングと、を備えることを特徴とする回転装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記棒状弾性部材と前記コイルスプリングとの連結部に第２の錘が設けられていることを特徴とする回転装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項において、
前記振動体を異なる振動周波数の振動を発生する２つの前記振動体で構成し、
２つの前記振動体は振動周波数の差分が前記機械振動系の固有振動数となるように調整されていることを特徴とする回転装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項において、
前記振動体は、圧電体でなることを特徴とする回転装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転体を回転軸線回りで回転させる回転装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、車両のウインドウガラスを電動で上下させるウインドウレギュレータには、回転装置としてのモータと減速ギヤ機構とが取り付けられている。近年、車両内の静粛性を高めることが要求されてきており、このためには回転時に可聴帯域の作動音が発生する電磁モータを使用するよりも超音波により駆動する超音波モータを使用した方が有効である。例えば、特許文献１には、円盤状であって周方向に複数の扇状の電極が形成された圧電体と、圧電体が固着された円盤状のステータと、ステータに加圧接触された円盤状のロータと、を備えた超音波モータが開示されている。圧電体の各電極に位相がずれた電圧を印加することにより圧電体の表面に表面波を発生させ、この表面波をステータからロータに伝搬する。これにより、ロータが回転する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６２−７７０６８号公報（第１頁左下欄第１９行〜右下欄第１０行、第１図，第２図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の超音波モータは、ステータの表面に表面波を励起してロータを回転するが、このときの回転力は電磁モータの回転力に対し約１００分の１程度であり非常に小さい。よって、従来の超音波モータでは、高回転力が必要な車両のウインドウレギュレータ等の車両に使用される回転装置に適用することが困難であり電磁モータが使用されていたが、電磁モータでは、車両内の静粛性を高めることが困難である。
【０００５】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、高回転力を出力することができる静粛性の高い回転装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の構成上の特徴は、装置本体に回転軸線回りに回転可能に支承された回転体と、該回転体の回転軸線から離間した部位に相対回転可能に連結された錘と、一端が前記錘に連結され、他端が前記装置本体に連結され、前記錘を前記回転体の回転軸線を挟んで両側に移動可能に支持する弾性体と、を有する機械振動系と、前記装置本体と前記弾性体の前記装置本体側端部との間に配置され、前記弾性体を前記回転体に向かって振動させる振動体と、を備え、前記振動体を前記機械振動系の固有振動数で振動させることにより前記回転体を回転させることである。
【０００７】
請求項２に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１において、前記機械振動系の前記錘及び前記弾性体を２組備え、各前記錘が前記回転体に回転軸線に対し対称に連結され、各前記弾性体を前記回転体に向かって逆位相で夫々振動させる第１振動体及び第２振動体が、前記装置本体と前記各弾性体の前記装置本体側端部との間に配置されていることである。
【０００８】
請求項３に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１又は２において、前記弾性体は、前記装置本体に連結された棒状の弾性部材と、一端を前記棒状弾性部材の先端に連結され、他端を前記錘に連結されたコイルスプリングと、を備えることである。
【０００９】
請求項４に記載の発明の構成上の特徴は、請求項３において、前記棒状弾性部材と前記コイルスプリングとの連結部に第２の錘が設けられていることである。
【００１０】
請求項５に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１〜４の何れか一項において、前記振動体を異なる振動周波数の振動を発生する２つの前記振動体で構成し、２つの前記振動体は振動周波数の差分が前記機械振動系の固有振動数となるように調整されていることである。
【００１１】
請求項６に記載の発明の構成上の特徴は、請求項１〜５の何れか一項において、前記振動体は、圧電体でなることである。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に係る発明によれば、振動体を振動させることにより弾性体を伸縮させて錘を押し引きし、回転体を時計回り方向及び反時計回り方向に交互に回転させることができる。このとき、振動体を機械振動系の固有振動数で振動させて機械振動系を共振させているので、回転体の時計回り方向及び反時計回り方向の回転角度を徐々に増大させて回転力も徐々に増大させることができる。そして、錘が振動体から最も離間した回転体の回転位置又は最も接近した回転体の回転位置を超えると、回転体は該回転位置を超えた方向にのみ回転することになり、回転体の時計回り方向又は反時計回り方向の回転を継続することができる。このような回転装置によれば、機械振動系の錘の重さや弾性体の弾性係数等を調整することにより、高回転力を容易に得ることができる。また、電磁モータのように軸振れが生じ易いロータが不要であるため、特に高速で軸部材を回転させるときの静粛性を高めることができる。
【００１３】
請求項２に係る発明によれば、２つの錘を回転体に回転軸線に対し対称に連結し、第１振動体及び第２振動体により２つの弾性体を回転体に向かって逆位相で夫々振動させているので、第１振動体が錘を押圧しているときは第２振動体は錘を引張り、第１振動体が錘を引張っているときは第２振動体は錘を押圧することになり、倍の回転力を得ることができる。
【００１４】
請求項３に係る発明によれば、振動体の振動振幅を棒状弾性部材とコイルスプリングとにより増幅させているので、回転体が一方向に回転するまでの振幅増幅時間を短縮させることができ、応答性の高い回転装置を構成することができる。また、機械振動系の錘の重さ、弾性体の弾性係数、棒状弾性部材の長さ等を調整することにより、高回転力を容易に得ることができる。
【００１５】
請求項４に係る発明によれば、棒状弾性部材の端部に第２の錘を付加することにより、該棒状弾性部材の端部は棒状弾性部材のみの端部と比較して振れ易くなったため、回転体が一方向に回転するまでの振幅増幅時間を大幅に短縮させることができ、さらに応答性の高い回転装置を構成することができる。また、機械振動系の錘の重さ、弾性体の弾性係数、棒状弾性部材の長さ、第２の錘の重さ等を調整することにより、高回転力を容易に得ることができる。
【００１６】
請求項５に係る発明によれば、２つの振動体の振動周波数の差分が機械振動系の固有振動数となるように２つの振動体を調整しているので、機械振動系の固有振動数を低周波数として回転体の回転初期において低速回転させることができ、回転体の回転効率を高めることができる。
【００１７】
請求項６に係る発明によれば、振動体を圧電体で形成しているので、応答性が高く消費電力が低いため制御が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（Ａ）及び（Ｂ）は本発明の第１の実施の形態に係る回転装置の平面図及び側面図である。
【図２】（Ａ）及び（Ｂ）は本発明の第２の実施の形態に係る回転装置の平面図及び側面図である。
【図３】（Ａ）及び（Ｂ）は本発明の第３の実施の形態に係る回転装置の平面図及び側面図である。
【図４】（Ａ）及び（Ｂ）は本発明の第４の実施の形態に係る回転装置の平面図及び側面図である。
【図５】（Ａ）及び（Ｂ）は本発明の第５の実施の形態に係る回転装置の平面図及び側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の第１の実施の形態に係る回転装置を図１に従って説明する。この回転装置１０は、装置本体１に機械振動系２と振動体３とが備えられた構成となっている。装置本体１は、金属、プラスチック等の材料により少なくとも底部１１と側部１２とを有する形状に形成されている。機械振動系２は、１自由度振動の機械振動系であり、回転体２１と錘２２と弾性体としてコイルスプリング２３等とで構成されている。この回転装置１０は機械振動系２を共振させて駆動する装置であり、機械振動系２の固有振動数は、既知の方法である錘２２の質量、コイルスプリング２３のバネ定数、回転体２１の慣性モーメント等を運動方程式に代入することにより求めることができる。振動体３は、縦（厚さ）方向の振動を発生する振動体である。
【００２０】
回転体２１は、金属、プラスチック等の材料により円盤状に形成され、装置本体１の底部１１に立設された回転軸２１ａに回転軸線Ｌ回りに回転可能に支承されている。錘２２は、金属等の材料により円盤状に形成され、回転体２１の回転軸線Ｌから離間した部位に立設された回転軸２２ａに相対回転可能に連結されている。コイルスプリング２３は、バネ線材を巻回した螺旋状に形成され、一端が錘２２に連結され、他端が装置本体１の側部１２に振動体３を介して連結されている。このコイルスプリング２３は、錘２２を押し引き可能なように入籠になった一対の円筒容器（図示省略）内に収納されており、錘２２を回転体２１の回転軸線Ｌを挟んで両側に移動可能に支持している。
【００２１】
振動体３は、厚さ方向に振動可能な振動素子３１と、この振動素子３１の振動方向の両端面に夫々貼着された２枚の取付部材３２ａ，３２ｂとを有する。振動素子３１は、ＰＺＴ等の圧電材料により直方体状に形成されており、例えば正弦波の制御信号を入力することにより厚さ方向に振動するようになっている。取付部材３２ａ，３２ｂは、金属、プラスチック等の材料により矩形板状に形成されており、一方の取付部材３２ａにはコイルスプリング２３の他端が連結され、他方の取付部材３２ｂは装置本体１の側部１２に連結されている。振動素子３１を圧電体で形成することにより、応答性が高く消費電力が低いため制御が容易となる。
【００２２】
この振動体３はコイルスプリング２３を回転体２１に向かって振動、すなわちコイルスプリング２３を伸縮させ、コイルスプリング２３に連結されている錘２２を押し引きし、さらに錘２２に連結されている回転体２１を時計回り方向及び反時計回り方向に交互に回転させる。ここで、振動体３の振動周波数は機械振動系２の固有振動数と同一となるように設定されており、振動体３が振動すると機械振動系２は共振する。すなわち、コイルスプリング２３の伸縮量は徐々に増大し、錘２２の押し引き量も徐々に増大し、回転体２１の時計回り方向及び反時計回り方向の回転角度も徐々に増大する。
【００２３】
以上のような構成の回転装置１０の駆動について説明する。ここで、駆動開始時においては、コイルスプリング２３は、引張り・圧縮が掛かっていない自由状態であり、錘２２は、回転体２１の６時の位置Ｐ０に位置しているとする。この状態で振動体３を振動させる正弦波の制御信号が振動体３に入力されると、振動体３は振動してコイルスプリング２３を伸縮させ錘２２を押し引きし、さらに回転体２１を時計回り方向及び反時計回り方向に交互に回転させる。このとき機械振動系２は共振しているので、コイルスプリング２３の伸縮量は徐々に増大し、錘２２の押し引き量も徐々に増大し、回転体２１の時計回り方向及び反時計回り方向の回転角度も徐々に増大する。すなわち、回転体２１は、６時の位置Ｐ０を中心に揺動する錘２２により時計回り方向及び反時計回り方向に交互に回転して回転力が徐々に増大する。
【００２４】
このとき、振動体３がコイルスプリング２３を押すときの力を引くときの力より僅かに大きく設定した場合、錘２２は振動体３から最も接近した回転体２１の回転位置、すなわち３時の位置Ｐ３よりも、振動体３から最も離間した回転体２１の回転位置、すなわち９時の位置Ｐ１に早く到達する。これにより、錘２２が９時の位置Ｐ１を超えたときは、錘２２はコイルスプリング２３の収縮により引張られて０時の位置Ｐ２に向かうので回転体２１は時計回り方向に回転開始する。そして、錘２２が０時の位置Ｐ２を超えたときは、錘２２はコイルスプリング２３を収縮させつつ３時の位置Ｐ３に向かうので回転体２１は時計回り方向に回転する。さらに錘２２が３時の位置Ｐ３を超えたときは、錘２２はコイルスプリング２３の伸長により押圧されて６時の位置Ｐ０に向かうので回転体２１は時計回り方向に回転する。そして、錘２２が６時の位置Ｐ０を超えたときは、錘２２はコイルスプリング２３を伸長させつつ９時の位置Ｐ１に向かうので回転体２１は時計回り方向に回転する。よって、以降は回転体２１は時計回り方向にのみ回転して該回転を継続する。
【００２５】
逆に、振動体３がコイルスプリング２３を引くときの力を押すときの力より僅かに大きく設定した場合、錘２２は９時の位置Ｐ１よりも３時の位置Ｐ３に早く到達する。これにより、錘２２が３時の位置Ｐ３を超えたときは、錘２２はコイルスプリング２３の伸長により押圧されて０時の位置Ｐ２に向かうので回転体２１は反時計回り方向に回転開始する。そして、錘２２が０時の位置Ｐ２を超えたときは、錘２２はコイルスプリング２３を伸長させつつ９時の位置Ｐ１に向かうので回転体２１は反時計回り方向に回転する。さらに錘２２が９時の位置Ｐ１を超えたときは、錘２２はコイルスプリング２３の収縮により引張られて６時の位置Ｐ０に向かうので回転体２１は反時計回り方向に回転する。そして、錘２２が６時の位置Ｐ０を超えたときは、錘２２はコイルスプリング２３を収縮させつつ３時の位置Ｐ３に向かうので回転体２１は反時計回り方向に回転する。よって、以降は回転体２１は反時計回り方向にのみ回転開始して該回転を継続する。このような回転装置１０によれば、機械振動系２の錘２２の質量やコイルスプリング２３のバネ定数等を調整することにより、高回転力を容易に得ることができる。また、電磁モータのように軸振れが生じ易いロータが不要であるため、特に高速で軸部材を回転させるときの静粛性を高めることができる。
【００２６】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る回転装置を図１に対応して示す図２に従って説明する。なお、第１の実施の形態に係る回転装置１０と同一の構成部材は同一番号を付して詳細な説明は省略する。この回転装置２０は、装置本体１に回転体２１と２組の錘（以下、第１錘２２Ａ、第２錘２２Ｂという）と２組のコイルスプリング（以下、第１コイルスプリング２３Ａ、第２コイルスプリング２３Ｂという）等とを有する機械振動系４と、２つの振動体（以下、第１振動体３Ａ、第２振動体３Ｂという）とが備えられた構成となっている。第１錘２２Ａ及び第２錘２２Ｂは、回転体２１の回転軸線Ｌに対し対称に連結されている。第１振動体３Ａ及び第２振動体３Ｂの振動周波数は機械振動系４の固有振動数と同一となるように設定されており、第１振動体３Ａ及び第２振動体３Ｂが振動すると機械振動系４は共振する。機械振動系４の固有振動数は、既知の方法である第１錘２２Ａ及び第２錘２２Ｂの質量、第１コイルスプリング２３Ａ及び第２コイルスプリング２３Ｂのバネ定数、回転体２１の慣性モーメント等を運動方程式に代入することにより求めることができる。
【００２７】
以上のような構成の回転装置２０の駆動について説明する。ここで、駆動開始時においては、各コイルスプリング２３Ａ，２３Ｂは、引張り・圧縮が掛かっていない自由状態であり、第１錘２２Ａは、回転体２１の６時の位置Ｐ０に位置し、第２錘２２Ｂは、回転体２１の０時の位置Ｐ２に位置しているとする。この状態で第１振動体３Ａ及び第２振動体３Ｂを逆位相で夫々振動させる正弦波の制御信号が第１振動体３Ａ及び第２振動体３Ｂに夫々入力されると、第１振動体３Ａ及び第２振動体３Ｂは振動して各コイルスプリング２３Ａ，２３Ｂを交互に伸縮させ各錘２２Ａ，２２Ｂを押し引きし、さらに回転体２１を時計回り方向及び反時計回り方向に交互に回転させる。このとき機械振動系４は共振しているので、各コイルスプリング２３Ａ，２３Ｂの伸縮量は徐々に増大し、各錘２２Ａ，２２Ｂの押し引き量も徐々に増大し、回転体２１の時計回り方向及び反時計回り方向の回転角度も徐々に増大する。すなわち、回転体２１は、６時の位置Ｐ０及び０時の位置Ｐ２を中心に揺動する各錘２２Ａ，２２Ｂにより時計回り方向及び反時計回り方向に交互に回転して回転力が徐々に増大する。
【００２８】
このとき、振動体３がコイルスプリング２３を押すときの力を引くときの力より僅かに大きく設定した場合、第１錘２２Ａは３時の位置Ｐ３よりも９時の位置Ｐ１に早く到達する。これにより、第１錘２２Ａが９時の位置Ｐ１を超えたときは、第１錘２２Ａはコイルスプリング２３の収縮により引張られて０時の位置Ｐ２に向かうので回転体２１は時計回り方向に回転開始する。そして、第１錘２２Ａが０時の位置Ｐ２を超えたときは、第１錘２２Ａはコイルスプリング２３を収縮させつつ３時の位置Ｐ３に向かうので回転体２１は時計回り方向に回転する。さらに第１錘２２Ａが３時の位置Ｐ３を超えたときは、第１錘２２Ａはコイルスプリング２３の伸長により押圧されて６時の位置Ｐ０に向かうので回転体２１は時計回り方向に回転する。そして、第１錘２２Ａが６時の位置Ｐ０を超えたときは、第１錘２２Ａはコイルスプリング２３を伸長させつつ９時の位置Ｐ１に向かうので回転体２１は時計回り方向に回転する。
【００２９】
同時に、第２錘２２Ｂが３時の位置Ｐ３を超えたときは、第２錘２２Ｂはコイルスプリング２３の伸長により押圧されて６時の位置Ｐ０に向かうので回転体２１は時計回り方向に回転開始する。そして、第２錘２２Ｂが６時の位置Ｐ０を超えたときは、第２錘２２Ｂはコイルスプリング２３を伸長させつつ９時の位置Ｐ１に向かうので回転体２１は時計回り方向に回転する。さらに第２錘２２Ｂが９時の位置Ｐ１を超えたときは、第２錘２２Ｂはコイルスプリング２３の収縮により引張られて０時の位置Ｐ２に向かうので回転体２１は時計回り方向に回転する。そして、第２錘２２Ｂが０時の位置Ｐ２を超えたときは、第２錘２２Ｂはコイルスプリング２３を圧縮させつつ３時の位置Ｐ３に向かうので回転体２１は時計回り方向に回転する。よって、以降は回転体２１は時計回り方向にのみ回転して該回転を継続する。
【００３０】
逆に、振動体３がコイルスプリング２３を引くときの力を押すときの力より僅かに大きく設定した場合、第１錘２２Ａは９時の位置Ｐ１よりも３時の位置Ｐ３に早く到達する。これにより、第１錘２２Ａが３時の位置Ｐ３を超えたときは、第１錘２２Ａはコイルスプリング２３の伸長により押圧されて０時の位置Ｐ２に向かうので回転体２１は反時計回り方向に回転開始する。そして、第１錘２２Ａが０時の位置Ｐ２を超えたときは、第１錘２２Ａはコイルスプリング２３を伸長させつつ９時の位置Ｐ１に向かうので回転体２１は反時計回り方向に回転する。さらに第１錘２２Ａが９時の位置Ｐ１を超えたときは、第１錘２２Ａはコイルスプリング２３の収縮により引張られて６時の位置Ｐ０に向かうので回転体２１は反時計回り方向に回転する。そして、第１錘２２Ａが６時の位置Ｐ０を超えたときは、第１錘２２Ａはコイルスプリング２３を収縮させつつ３時の位置Ｐ３に向かうので回転体２１は反時計回り方向に回転する。
【００３１】
同時に、第２錘２２Ｂが９時の位置Ｐ１を超えたときは、第２錘２２Ｂはコイルスプリング２３の収縮により引張られて６時の位置Ｐ０に向かうので回転体２１は反時計回り方向に回転開始する。そして、第２錘２２Ｂが６時の位置Ｐ０を超えたときは、第２錘２２Ｂはコイルスプリング２３を収縮させつつ３時の位置Ｐ３に向かうので回転体２１は反時計回り方向に回転する。さらに第２錘２２Ｂが３時の位置Ｐ３を超えたときは、第２錘２２Ｂはコイルスプリング２３の伸長により押圧されて０時の位置Ｐ２に向かうので回転体２１は反時計回り方向に回転する。そして、第２錘２２Ｂが０時の位置Ｐ２を超えたときは、第２錘２２Ｂはコイルスプリング２３を伸長させつつ９時の位置Ｐ１に向かうので回転体２１は反時計回り方向に回転する。よって、以降は回転体２１は反時計回り方向にのみ回転して該回転を継続する。このような回転装置２０によれば、第１振動体３Ａが第１錘２２Ａを押圧しているときは第２振動体３Ｂは第２錘２２Ｂを引張り、第１振動体３Ａが第１錘２２Ａを引張っているときは第２振動体３Ｂは第２錘２２Ｂを押圧することになるので、倍の回転力を得ることができる。
【００３２】
次に、本発明の第３の実施の形態に係る回転装置を図１に対応して示す図３に従って説明する。なお、第１の実施の形態に係る回転装置１０と同一の構成部材は同一番号を付して詳細な説明は省略する。この回転装置３０は、回転体２１と錘２２と弾性体としてコイルスプリング２３及び棒状の弾性部材２４等とを有する２自由度振動の機械振動系５が備えられた構成となっている。棒状弾性部材２４は、バネ板材により棒状に形成され、一端が装置本体１の底部１１に回転体２１に向かって揺動可能に連結されている。コイルスプリング２３は、一端が錘２２に連結され、他端が棒状弾性部材２４の他端に連結されている。そして、振動体３の一方の取付部材３２ａが、棒状弾性部材２４の他端側に連結され、振動体３の他方の取付部材３２ｂが、装置本体１の側部１２に連結されている。振動体３の振動周波数は機械振動系５の固有振動数と同一となるように設定されており、振動体３が振動すると機械振動系５は共振する。機械振動系５の固有振動数は、既知の方法である錘２２の質量、コイルスプリング２３のバネ定数、棒状弾性部材２４の長さ、回転体２１の慣性モーメント等を運動方程式に代入することにより求めることができる。
【００３３】
以上のような構成の回転装置３０の駆動について説明する。ここで、駆動開始時においては、コイルスプリング２３は、引張り・圧縮が掛かっていない自由状態であり、錘２２は、回転体２１の６時の位置Ｐ０に位置しているとする。この状態で振動体３を振動させる正弦波の制御信号が振動体３に入力されると、振動体３は振動して棒状弾性部材２４の他端を振れさせコイルスプリング２３を伸縮させて錘２２を押し引きし、さらに回転体２１を時計回り方向及び反時計回り方向に交互に回転させる。このとき機械振動系５は共振しているので、棒状弾性部材２４の他端の振れ量は徐々に増大し、コイルスプリング２３の伸縮量も徐々に増大し、錘２２の押し引き量も徐々に増大し、回転体２１の時計回り方向及び反時計回り方向の回転角度も徐々に増大する。すなわち、回転体２１は、６時の位置Ｐ０を中心に揺動する錘２２により時計回り方向及び反時計回り方向に交互に回転して回転力が徐々に増大する。
【００３４】
そして、第１の実施形態の回転装置１０で説明した動作と同様の動作により、回転体２１は時計回り方向にのみ又は反時計回り方向にのみ回転して該回転を継続する。このような回転装置３０によれば、振動体３の振動振幅を棒状弾性部材２４とコイルスプリング２３とにより増幅させているので、回転体２１が一方向に回転するまでの振幅増幅時間を短縮させることができ、応答性の高い回転装置３０を構成することができる。また、機械振動系５の錘２２の質量、コイルスプリング２３のバネ定数、棒状弾性部材２４の長さ等を調整することにより、高回転力を容易に得ることができる。また、振動体３の振動振幅を増大させることができるので、大径の回転体２１を回転させることが可能となり、大トルクを発生する回転装置３０を構成することができる。
【００３５】
次に、本発明の第４の実施の形態に係る回転装置を図３に対応して示す図４に従って説明する。なお、第３の実施の形態に係る回転装置３０と同一の構成部材は同一番号を付して詳細な説明は省略する。この回転装置４０は、回転体２１と錘２２と弾性体としてコイルスプリング２３、棒状弾性部材２４及び第２の錘２５等とを有する２自由度振動の機械振動系６が備えられた構成となっている。第２の錘２５は、金属等の材料により直方体状に形成され、棒状弾性部材２４の他端に固定されている。コイルスプリング２３は、一端が錘２２に連結され、他端が第２の錘２５に連結されている。
【００３６】
振動体３の振動周波数は機械振動系６の固有振動数と同一となるように設定されており、振動体３が振動すると機械振動系６は共振する。このように、棒状弾性部材２４の他端に第２の錘２５を付加することにより、該棒状弾性部材２４の他端は棒状弾性部材のみの他端と比較して振れ易くなったため、回転体２１が一方向に回転するまでの時間を大幅に短縮させることができ、さらに応答性の高い回転装置４０を構成することができる。また、機械振動系６の錘２２の質量、コイルスプリング２３のバネ定数、棒状弾性部材２４の長さ、第２の錘２５の質量等を調整することにより、高回転力を容易に得ることができる。
【００３７】
次に、本発明の第５の実施の形態に係る回転装置を図３に対応して示す図５に従って説明する。なお、第３の実施の形態に係る回転装置３０と同一の構成部材は同一番号を付して詳細な説明は省略する。この回転装置５０は、異なる周波数の振動を発生する２つの振動体７，８を備えており、各振動体７，８の一方の取付部材３２ａが、棒状弾性部材２４の他端側に連結され、各振動体７，８の他方の取付部材３２ｂが装置本体１の側部１２に連結されている。２つの振動体７，８は、２つの振動周波数の差分が機械振動系５の固有振動数となるように調整されている。このような回転装置５０によれば、機械振動系５の固有振動数を低周波数として回転体２１の回転初期において低速回転させることができ、回転体２１の回転効率を高めることができる。
【００３８】
なお、本実施形態においては、回転装置１０，２０，３０，４０，５０を水平配置した場合を説明したが、垂直配置もしくは傾斜配置させてもよい。その場合は重力の影響を受けるため、重力を加味して錘２２の質量、コイルスプリング２３のバネ定数、棒状弾性部材２４の長さ、第２の錘２５の質量等を設定する。また、弾性体としてバネ材でなるコイルスプリング２３や棒状弾性部材２４を用いたが、弾性を有する材料であれば例えばゴムやプラスチック等の材料で弾性体を構成してもよい。また、振動体３，３Ａ，３Ｂ，７，８の制御信号として正弦波を用いたが、矩形波や三角波等を用いても回転体２１を回転させることが可能である。また、振動体３，３Ａ，３Ｂ，７，８として積層型もしくは単体型の圧電体を用いたが、磁気により変位可能な磁歪体、通電による加熱により変位可能な形状記憶合金体、電圧や電流により変位可能な高分子体を用いることも可能である。
【００３９】
また、回転装置１０，２０，３０，４０，５０は回転軸２１ａから出力させてもよいが、回転体２１の外周にギヤを設け、該ギヤにギヤ列を噛合わせて出力させるようにしてもよい。また、回転体２１の外周にプーリ溝を設け、該プーリ溝と別のプーリのプーリ溝にベルトを架け渡して出力させるようにしてもよい。また、第２の実施形態の回転装置２０と同様に、第３の実施形態の回転装置３０においても、２組のコイルスプリング２３と棒状弾性部材２４と２つの振動体３とを備えた構成としてもよく、また第４の実施形態の回転装置４０においても、２組のコイルスプリング２３と棒状弾性部材２４と第２の錘２５と２つの振動体３とを備えた構成としてもよい。また、第５の実施形態の回転装置５０と同様に、第１から第４の実施形態の回転装置１０，２０，３０，４０においても、２つの振動体７，８を備えた構成としてもよい。また、第１、第２の実施形態の回転装置１０，２０において、錘２２を回転体２１から分離し、該錘２２と回転体２１とを第２のコイルスプリングにより連結して２自由度振動の機械振動系としても同様の効果を奏する。なお、本実施形態の回転装置１０，２０，３０，４０，５０は、車両のウインドウガラスを電動で上下させるウインドウレギュレータに取り付けられているモータ等に適用可能である。
【００４０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００４１】
１：装置本体、２，４，５，６：機械振動系、３，３Ａ，３Ｂ，７，８：振動体、１０，２０，３０，４０，５０：回転装置、２１：回転体、２２，２２Ａ，２２Ｂ：錘、２３，２３Ａ，２３Ｂ：コイルスプリング（弾性体）、２４：棒状弾性部材（弾性体）、２５：第２の錘。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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