(57)【要約】【課題】大きな駆動力が得られ小型、軽量な回転駆動装置を提供する。【解決手段】軸部材１２と、ハウジング３０と、軸部材１２およびハウジング３０の一方が固定されるとともに、他方が回転を規制して軸部材１２の軸線方向に移動可能に装架される基台１１と、軸部材１２の周りを偏心回転可能に、かつハウジング３０に遊動可能に支承された回転体２０と、回転体２０に軸部材１２の外径より大径に設けられた貫通穴にねじ部１２ｄと円周上の一部で係脱可能に形成された凸条部２２と、回転体２０に設けられ風が通過することによって回転体２０に回転力を付与する翼部２４と、回転体２０に設けられ回転体２０が回転したときに回転体２０に遠心力を付与して回転体２０を偏心回転させ凸条部２２をねじ部１２ｄに係合させる錘部２３と、ハウジング３０に設けられ翼部２４に風を送出する風発生手段４１と、を有する。【選択図】図２
2011169254.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ねじ部が螺設された軸部材と、
該軸部材の一部を円周方向に包囲するハウジングと、
前記軸部材および前記ハウジングの一方が固定されるとともに、前記軸部材および前記ハウジングの他方が回転を規制して前記軸部材の軸線方向に移動可能に装架される基台と、
前記軸部材の周りを偏心回転可能に、かつ前記ハウジングに前記軸線と直角な一平面内で遊動可能に支承された回転体と、
前記回転体に前記軸部材の外径より大径に設けられた貫通穴に前記ねじ部と円周上の一部で係脱可能に形成された凸条部と、
前記回転体に設けられ風が前記軸線方向に通過することによって前記回転体に回転力を付与する翼部と、
前記回転体の一部に設けられ前記回転体が回転したときに前記回転体に遠心力を付与して前記回転体を偏心回転させ前記凸条部を前記ねじ部に係合させるための錘部と、
前記ハウジングに前記翼部と対向して設けられ前記翼部に前記風を送出する風発生手段と、
を有することを特徴とする回転駆動装置。
【請求項２】
請求項１において、前記風発生手段は、前記ハウジングの前記軸線を中心とする円周方向の異なる位置で前記回転体の前記軸線方向の両側において前記ハウジングにそれぞれ設けられていることを特徴とする回転駆動装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記風発生手段は、
空気取入口が後壁に開口され前記翼部に前記風を送出する送出口が前壁に設けられた筐体と、
前記前壁と隔離して平行に設けられ呼吸穴が前記送出口と整列して開口されたフロント壁および前記後壁と離間して平行に設けられたリヤ壁を備え、前記前壁と前記フロント壁との間に形成される前室と前記後壁と前記リヤ壁との間に形成される後室とが連通するように前記筐体に内部空間内で固定された呼吸容器と、
前記呼吸容器の前記リヤ壁に前記空気取入口および前記呼吸穴と整列して取付けられた圧電素子と、
を有することを特徴とする回転駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はトルクを出力する回転駆動装置に関し、詳細には風力によって回転体を駆動しトルクを出力する回転駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力を機械的動力に変換して出力する駆動装置として電磁力を利用するモータが一般的に用いられるが、電子機器や精密機械などに内蔵する駆動装置には特に小形化や位置制御の高精度化が必要とされる。このような小形化、高精度化への要求に応えて、電磁力によらず、超音波振動などを利用した別の駆動方式の駆動装置が実用化されている。
【０００３】
例えば、特許文献１に開示される超音波モータは、圧電体によって励振されて表面に進行波を発生する固定子と、固定子に当接されて相対的に可働する回転子とを有し、固定子および回転子の少なくとも一方を弾性変形する薄板円板で支持している。そして、圧電体に高周波電圧を印加すると固定子には屈曲振動によって進行波が発生し、加圧接触している回転子が回転するようになっている。
【０００４】
また、特許文献２に開示される超音波リニアモータは、胴部から延びる少なくとも２本の脚部を有する振動体と、振動体に設けられて胴部および脚部の少なくとも一方に交差する方向に向けられた振動素子とを備え、振動素子として圧電素子が例示されている。そして、圧電素子に電圧を印加することにより、脚部の先端が楕円状に回転して振動体がレール上を移動するようになっている。これにより、エネルギー変換効率が高く、高速動作をさせることができ、しかも極めてコンパクトに構成することができる、とされている。
【０００５】
さらに、特許文献３の超音波リードスクリューモータを含む機構には、ねじ付きシャフトおよびねじ付きナットを含み、ねじ付きナットを超音波振動に供し、それによってねじ付きシャフトを回転させながら軸方向に移動させる光学アセンブリが開示されている。また、超音波振動を発生させる手段として圧電管が開示されている。この発明の目的は、従来技術よりも実質的に高い効率を有し、かつ高い精度、大きな力および速度を提供することとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６２−７７０６８号公報
【特許文献２】特開平２−２６６８８１号公報
【特許文献３】特開２００８−５１０４４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記の３つの特許文献に開示された技術は、駆動力・推進力に制約が生じる点、および、摩擦面の摩耗による耐久性の低下の点で難点があった。特許文献１では、固定子と回転子とが対向する面で加圧接触しているが、加圧方向における圧電体の変形力は小さく、したがって小さな駆動力しか得られない。また、加圧接触している面が荒れると、性能が低下してしまう。特許文献２でも同様であり、振動体の脚部先端をレールに押し当てながら駆動するので、面接触による摩擦分だけの推進力しか得られず、脚部先端の摩耗も懸念される。特許文献３では、ねじ付きシャフトおよびねじ付きナットが螺合面で擦れ合い摩擦力によりシャフトが回転するので、摩擦力以上の推進力は得られない。
【０００８】
本発明は、上記背景技術の問題点に鑑みてなされたもので、大きな駆動力が得られる小型、軽量な回転駆動装置を提供することを解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する請求項１に係る回転駆動装置の発明の特徴は、ねじ部が螺設された軸部材と、該軸部材の一部を円周方向に包囲するハウジングと、前記軸部材および前記ハウジングの一方が固定されるとともに、前記軸部材および前記ハウジングの他方が回転を規制して前記軸部材の軸線方向に移動可能に装架される基台と、前記軸部材の周りを偏心回転可能に、かつ前記ハウジングに前記軸線と直角な一平面内で遊動可能に支承された回転体と、前記回転体に前記軸部材の外径より大径に設けられた貫通穴に前記ねじ部と円周上の一部で係脱可能に形成された凸条部と、前記回転体に設けられ風が前記軸線方向に通過することによって前記回転体に回転力を付与する翼部と、前記回転体の一部に設けられ前記回転体が回転したときに前記回転体に遠心力を付与して前記回転体を偏心回転させ前記凸条部を前記ねじ部に係合させるための錘部と、前記ハウジングに前記翼部と対向して設けられ前記翼部に前記風を送出する風発生手段と、を有することである。
【００１０】
請求項２に係る発明の特徴は、請求項１において、前記風発生手段は、前記ハウジングの前記軸線を中心とする円周方向の異なる位置で前記回転体の前記軸線方向の両側において前記ハウジングにそれぞれ設けられていることである。
【００１１】
請求項３に係る発明の特徴は、請求項１又は２において、前記風発生手段は、空気取入口が後壁に開口され前記翼部に前記風を送出する送出口が前壁に設けられた筐体と、前記前壁と隔離して平行に設けられ呼吸穴が前記送出口と整列して開口されたフロント壁および前記後壁と離間して平行に設けられたリヤ壁を備え、前記前壁と前記フロント壁との間に形成される前室と前記後壁と前記リヤ壁との間に形成される後室とが連通するように前記筐体に内部空間内で固定された呼吸容器と、前記呼吸容器の前記リヤ壁に前記空気取入口および前記呼吸穴と整列して取付けられた圧電素子と、を有することである。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に係る回転駆動装置の発明によると、回転体に形成された凸条部が回転体が偏心回転することによって軸部材のねじ部と円周上の一部で係合し摺動する。そして回転体が回転すると回転体の回転力がねじ部と凸条部との係合を介して軸部材またはハウジングに伝達され軸部材またはハウジングを軸線方向に駆動する。このようにねじ部と凸条部との係合によって大きな減速比で軸部材またはハウジングが軸線方向に駆動されるので大きな駆動力を得ることができる。
【００１３】
また回転体が、回転体の回転数が低いときには軸部材の周りを空転し、回転数が上昇してくると偏心回転して回転体の内周に形成された凸条部と軸部材のねじ部とが係合し軸部材に回転体の回転力を伝達するよう構成されている。このように回転体は回転条件によって空転状態と係合状態を備えているので、発生する回転体の回転トルクが小さい場合には空転しながら無理なく回転速度を上げていき所定の回転トルクを得てから軸部材に係合して回転力を伝達することができるので効率が良い。また回転体が軸部材と係合して回転力を伝達している最中に回転体に大きな負荷が入力されたときには、回転体と軸部材との係合が外れ係合部の破損を防ぐことができる。このように回転駆動装置は良好な回転制御性を有している。
【００１４】
また回転体は風発生手段によって発生する風の力で回転力を得るので、風発生のために必要な電力以外は必要とせず省電力で駆動できるとともに簡素な構造、構成であり小型化、軽量化を図ることができる。
【００１５】
請求項２に係る発明によると、風発生手段は、回転体の軸線方向両側の異なる位置においてそれぞれハウジングに設けられているので、軸線方向両側の風発生手段を別々に作動させることによって回転体を異なる方向に回転させることができる。また軸線方向両側の風発生手段を同時に作動させることによって回転体の回転を急停止させることも可能である。このように回転体の回転方向の制御や、制動を簡素な構成、手段によって行なうことができ低コストに対応可能である。
【００１６】
請求項３に係る発明によると、風発生手段は、筐体と、筐体に収容される呼吸容器と、呼吸容器に取り付けられた圧電素子という簡素な構成、および構造からなるので、これによって風発生手段を小型化でき、回転駆動装置の小型化に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態の回転駆動装置を模式的に説明する上面図である。
【図２】図１の２−２断面図である。
【図３】風発生装置の断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の回転駆動装置を模式的に説明する上面図である。
【図５】図４の５−５断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の第１の実施形態に係る回転駆動装置について、図１乃至図３を参照して説明する。図１、及び図２に図示されるように、回転駆動装置１０は、基台１１、軸部材１２、回転体２０、ハウジング３０などにより構成されている。
【００１９】
基台１１は、図１、図２に示すように、略直方体形状であり回転体２０を内部空間に収容する一方の部材としてのハウジング３０を図略のボルトによって固定支持している。また基台１１は、ハウジング３０、および回転体２０を貫通する他方の部材としての軸部材１２の回転を規制するとともに軸線方向に移動可能に装架している。図２の断面図に示すように、基台１１には、軸部材１２が挿入される挿入孔１１ａと、挿入孔１１ａから挿入孔１１ａの半径方向に所定量だけ延在する、軸部材１２の回転を規制するための空間であるスリット１１ｂとが設けられている。スリット１１ｂは挿入孔１１ａの軸線周りに１８０度の間隔を有して２つ設けられている。また基台１１の上面には後述する風発生装置４１に外気を導入するための外気導入溝１１ｃが刻設されている。外気導入溝１１ｃは風発生装置４１が基台１１に取り付けられたとき風発生装置４１の空気取入口４２ｃと外気との間が閉塞されず、かつ充分な空気が導入できるように大きさと位置が考慮されて形成されている。
【００２０】
軸部材１２は、回転駆動装置１０に駆動されて軸線方向に移動し、回転駆動装置１０が発生した駆動トルクを軸線方向に駆動力として出力する部材である。軸部材１２の外周にはおねじが螺設されたねじ部１２ｄが設けられている。該ねじ部１２ｄのねじ形状はどのようなものでもよく、本実施形態においてはＪＩＳのメートル並目ねじ（例えばＭ６）が形成されている。図２に示すように軸部材１２において基台１１に支持される部分には、基台１１に設けられたスリット１１ｂに挿入されて軸部材１２の回転を規制するための板状の突部１２ａが二箇所、軸部材１２の軸線周りに１８０度の間隔を有して設けられている。
【００２１】
そして軸部材１２が基台１１の挿入孔１１ａに挿入され、２箇所の板状の突部１２ａが２箇所のスリット１１ｂにそれぞれ挿入された図２に示す状態において、軸部材１２の軸線と直交する突部１２ａの一端側端面１２ｂと、挿入孔１１ａの底面との間にはねじりコイルバネ１３が軸部材１２をハウジング３０側に向って付勢するように配置されている。更に突部１２ａの他端側端面１２ｃと、挿入孔１１ａの入口部に嵌入されたリング部材１５の端面との間にはねじりコイルバネ１４が軸部材１２をコイルバネ１３側に向って付勢するように配置されている。これにより軸部材１２はねじりコイルバネ１３とねじりコイルバネ１４とが付勢し合い、バランスの取れた位置で軸線方向に移動可能に静止している。
【００２２】
回転体２０は、所定の板厚を備えた円板形状を呈し、軸部材１２に貫通される貫通穴２１を円板の回転中心部に有する。回転体２０の上面２０ａと下面２０ｂとは軸部材１２の軸線と直角な一平面内に配置され、回転体２０は軸部材１２の周りを偏心回転可能に、且つ遊動可能にハウジング３０に回転自在に支持されるボール２５によって支承されている。
【００２３】
回転体２０は、図１、図２に示すように外周部近傍に錘部２３を有している。錘部２３は回転体２０が回転軸を中心として回転したときに回転体２０に遠心力を付与して偏心荷重を発生させ回転体２０を偏心回転させるために設けられるものであり、どのような材質、および形状によって構成されてもよい。本実施形態においては、比重の大きな銅系の材料で形成され回転体２０の外周縁に埋め込まれている。
【００２４】
軸部材１２が貫通する回転体２０の貫通穴２１の内径は軸部材１２の外径よりも大きく形成され貫通穴２１の内周面には図２に示す複数の凸条部２２が形成されている。各凸条部２２は回転体２０が錘部２３の作用によって偏心回転したときに軸部材１２のねじ部１２ｄの円周上の一部で一のねじ山と一のねじ山に隣接する他のねじ山との間にそれぞれ係合する。そして回転体２０はハウジング３０に支承されるボール２５によって軸方向への移動を規制されて軸部材１２の軸方向に直交する同一平面上で回転する。これにより本実施形態に係るハウジング３０が基台１１に固定され軸方向への移動が規制された状態においては、回転体２０の回転力は、回転体２０の各凸条部２２が回転を規制された軸部材１２の各ねじ山間に係合し、且つ各ねじ山間を摺動することによって、軸部材１２を軸線方向に移動させる力に変換され、軸部材１２が軸線方向への移動を開始する。
【００２５】
各凸条部２２は貫通穴２１の内周面の一部（例えば内周の１／４周程度）に貫通穴２１の軸線方向に並列に形成されている。そして各凸条部２２と軸部材１２の軸線に直交する平面とがなす角、即ち、ねじであればリード角に相当する角度は、軸部材１２のねじ部に形成されたねじのリード角と同じであることが望ましい。また各凸条部２２を形成する凸形状は軸部材１２に形成されたねじの各ねじ山間に係合し、各ねじ山間をスムーズに摺動可能であればどのような形状でもよい。なお、凸条部２２は貫通穴２１の内周面の一部のみに複数形成されず、内周面の全周に亘って一条だけ形成されていてもよい。
【００２６】
このように、回転体２０が軸部材１２の周りを錘部２３の作用によって偏心回転したときに各凸条部２２は軸部材１２のねじ部１２ｄと係合しながら軸部材１２周りを公転する。これにより回転体２０が軸部材１２周りを１回転するたびに軸部材１２を軸部材１２のねじ部１２ｄの１ピッチ分だけ軸方向に駆動する。また回転体２０の回転速度が小さくなってきたときには回転体２０の偏心回転度合いが弱まり軸部材１２のねじ部との係合から離脱する。
【００２７】
また回転体２０は、軸部材１２の軸線方向に流れる風が回転体２０の下面２０ｂまたは上面２０ａから流入して回転体２０の内部を通過し風が流入した側と反対側の面である上面２０ａまたは下面２０ｂから排出することによって回転体２０に回転力を付与する翼部２４を有している。翼部２４は回転体２０と一体的に固定され回転体２０の貫通穴２１周りに全周に亘って設けられている。詳細には翼部２４は複数のプレート翼２４ａからなり、プレート翼２４ａは回転体２０の上面２０ａ又は下面２０ｂに対して所定の角度だけ傾いて取り付けられている。ここで所定の角度とは、回転体２０の上面２０ａ又は下面２０ｂから流入した風がプレート翼２４ａの平面部に衝突することによって発生させる、回転体２０を回転軸周りに回転させる力が効果的に発生できる角度をいい、任意に決定されるものである。そしてプレート翼２４ａに衝突しながら回転体２０に回転力を付与した風はプレート翼２４ａ同士の間を通過し回転体２０の上面２０ａ、または下面２０ｂから外部に排出される。なお、回転体２０の上面２０ａから風を流入した場合と、下面２０ｂから風を流入した場合では回転体２０の回転方向が逆になる。
【００２８】
回転体２０の上面２０ａと下面２０ｂには回転体２０のベアリング摺動溝２０ｃ、２０ｄが形成されている。ベアリング摺動溝２０ｃ、２０ｄは回転体２０の貫通穴２１と同心で形成され上面２０ａと下面２０ｂとからそれぞれ所定量だけ凹んだ溝によって形成されている。ベアリング摺動溝２０ｃ、２０ｄの溝幅はベアリング摺動溝２０ｃ、２０ｄに複数のボール２５が環状に配置されても回転体２０がボール２５上で遊動したり偏心回転可能な寸法で形成されている。
【００２９】
ハウジング３０は図１、図２に示すように、軸部材１２の一部を円周方向に包囲し、天壁３２と、底壁３３と、天壁３２と底壁３３とを連結している周壁３５とから形成され、底壁３３が基台１１と当接し図略のボルトで固定されている。ハウジング３０の内部空間である収容部３６には、回転体２０が収容されている。回転体２０の上面２０ａのベアリング摺動溝２０ｃとハウジング３０の天壁３２との間、及び回転体２０の下面２０ｂのベアリング摺動溝２０ｄとハウジング３０の底壁３３との間にはそれぞれ環状に並んで配置された複数のボール２５が介在され、ボール２５は回転体２０の軸部材１２の軸線方向への移動を規制するとともに、遊動可能、および偏心回転可能に支持している。
【００３０】
ハウジング３０の天壁３２と、底壁３３とには軸部材１２に貫通される貫通穴３２ａ、３３ａが穿設されている。またハウジング３０において軸部材１２の軸線方向の両側である天壁３２と、底壁３３とにはそれぞれ回転体２０に設けられた翼部２４と対向して設けられ翼部２４に風を送出する風発生手段としての各風発生装置４１が設けられている。各風発生装置４１はハウジング３０において軸部材１２の軸線を中心とする円周方向の異なる位置である本実施形態においては１８０度離間した位置にそれぞれ配置されている。
【００３１】
またハウジング３０の天壁３２と、底壁３３とには、各風発生装置４１が翼部２４に送出した風を、それぞれ排出するための排出口３８が各風発生装置４１と対向する位置にそれぞれ設けられている。なお、排出口３８は図１に示す形状には限らない。例えば円形でもよいし、天壁３２と、底壁３３に各風発生装置４１を支持する部分とボール２５を支持する部分だけを残し、あとは除去して開放した形状としてもよい。
【００３２】
各風発生装置４１は、図３の断面図に示すように各筐体４２と、各呼吸容器４３と、各圧電素子４４などから構成される。各筐体４２は後壁４２ａに空気取入口４２ｃが開口され、翼部２４に風を送出する送出口４２ｄが前壁４２ｂに設けられている。
【００３３】
各呼吸容器４３は、フロント壁４３ｂとリヤ壁４３ａと、フロント壁４３ｂとリヤ壁４３ａとに気密に接続する周壁４３ｄとからなる。フロント壁４３ｂは筐体４２の前壁４２ｂと隔離して平行に設けられ、フロント壁４３ｂには筐体４２の送出口４２ｄと整列して送出口４２ｄより小径の呼吸穴４３ｃが開口されている。リヤ壁４３ａは筐体４２の後壁４２ａと離間して平行に設けられている。
【００３４】
筐体４２の前壁４２ｂと呼吸容器４３のフロント壁４３ｂとの間には前室４５が形成され、筐体４２の後壁４２ａと呼吸容器４３のリヤ壁４３ａとの間には後室４６が形成されている。そして前室４５と後室４６が連通されるように呼吸容器４３が筐体４２内の内部空間で固定されている。さらに呼吸容器４３のリヤ壁４３ａには筐体４２の空気取入口４２ｃおよび呼吸容器４３の呼吸穴４３ｃと整列して取付けられた圧電素子４４が配置されている。
【００３５】
次に第１の実施形態の作動および作用について説明する。本実施形態においては各風発生装置４１がハウジング３０の天壁３２と、底壁３３とにそれぞれ１つずつ設けられているが、まず、いずれか１つを作動させた場合について説明する。
【００３６】
第１の実施形態に係る回転駆動装置１０を作動させるために、いずれか一方の風発生装置４１の圧電素子４４に電圧を印加すると呼吸容器４３のリヤ壁４３ａに設けられた圧電素子４４が振動を開始する。これにより圧電素子４４が取り付けられた呼吸容器４３の内部空間には圧電素子４４の振動振幅に応じた容積変動が生じ圧力変動が生じる。そして圧力変動は呼吸容器４３を呼吸させ、呼吸穴４３ｃからの吸気と吐出を断続的に繰り返す。
【００３７】
このとき吐出された空気は小径の呼吸穴４３ｃを通過し加速され、前室４５を通過して呼吸穴４３ｃと整列して開口されている筐体４２の送出口４２ｄに向って流れていく。このように加速された空気が前室４５を流れることにより、前室４５では前室４５に滞留する空気が加速された空気に巻き込まれ呼吸穴４３ｃから吐出された流量よりも多量の空気流（風）となって筐体４２の送出口４２ｄに流入する。なお、このとき前室４５からは多量の空気が持ち去られるので、前室４５の圧力は低下する。これにより前室４５と連通する後室４６、及び後室４６と筐体４２の空気取入口４２ｃを介して連通する外部から空気が前室４５に向って連続的に供給される。
【００３８】
そして、このように多量の空気は筐体４２の送出口４２ｄから、筐体４２の送出口４２ｄに対向して配置されている回転体２０の翼部２４のプレート翼２４ａに向けて送出される。送出されプレート翼２４ａに衝突した風は、任意に設定されたプレート翼２４ａの取付け角度に応じた大きさ、および方向に力を付与し、これによって回転体２０が所定方向（例えば図１において右回転）に回転力を付与される。このとき、回転体２０は、ハウジング３０に設けられた回転体２０の支持用のボール２５の上に遊動可能に支持されている。回転力を付与された回転体２０はボール２５上で軸部材１２周りに回転を開始する。そして回転を開始した回転体２０の各凸条部２２は、このときまだ軸部材１２のねじ部１２ｄと係合せず、回転体２０はボール２５上で軸部材１２周りを水平方向にぶれることなく安定して低速回転している。
【００３９】
次に、回転体２０の回転速度が増した場合について説明する。風発生装置４１の圧電素子４４の印加電圧を上げることによって圧電素子４４の振動数が増加する。圧電素子４４の振動数の増加によって回転体２０の翼部２４に送出する空気量が増加され、回転体２０の回転数が増加する。そして遠心力が増すことによって回転体２０に設けた錘部２３が効果的に作用し始め回転体２０が偏心回転を開始する。これにより回転体２０の回転トルクが大きくなるとともに、錘部２３が回転体２０のうちで軸部材１２から最も離間した位置に移動し安定した偏心状態での回転が開始される。そしてこのとき回転体２０の貫通穴２１に設けられた錘部２３と軸線回りに略１８０度離間した位置に設けられた各凸条部２２の一部が軸部材１２のねじ部１２ｄのねじ山間に係合し、回転体２０の回転力が軸部材１２に伝達され始める。
【００４０】
回転が規制された軸部材１２のねじ部１２ｄに凸条部２２が係合した回転体２０は、軸部材１２周りを回転しながら軸部材１２のねじ部１２ｄに形成されたねじ山の螺旋に沿って軸部材１２の軸線方向下方（図２において）に移動しようとする。そして回転体２０は、ハウジング３０が支持するボール２５によって軸線方向への移動が規制され、これによって軸線方向に移動可能に基台１１に装架されている軸部材１２が回転体２０との係合部である各凸条部２２から反作用力を受けて図２において軸線方向上方への移動を開始する。そして軸部材１２は軸部材１２を軸線方向に付勢するねじりコイルバネ１４を押圧して軸線方向上方に向って駆動される。このようにして、回転体２０の回転力が各凸条部２２とネジ部１２ｄとの係合を介して軸部材１２に伝達され軸線方向の力として出力される。このとき、軸部材１２の軸線方向への駆動力をさらに大きくしたいときには風発生装置４１の圧電素子４４の振動数を大きくし回転体２０の翼部２４に送出する空気の量を多くして対応すればよい。
【００４１】
また、回転体２０が高速で回転し、軸部材１２が大きな出力状態で駆動されているときに、例えば軸部材１２に大きな負荷が作用すると、軸部材１２のねじ部１２ｄと回転体２０の各凸条部２２との係合部にも大きな負荷が生じる。しかし回転体２０の貫通穴２１は軸部材１２の外径よりも大きな内径で形成され、回転体２０の各凸条部２２と、軸部材１２のねじ部１２ｄとは円周方向において１部のみで係合している。これにより大きな負荷が生じた貫通穴２１の凸条部２２と軸部材１２のねじ部１２ｄとの係合は速やかに脱離し、係合部を保護することができ信頼性が向上する。
【００４２】
また、回転体２０が回転している時に回転体２０に例えば急制動を掛けたい場合には、回転体２０を作動させている風発生装置４１が配置されている天壁３２または底壁３３とは異なる側の天壁３２または底壁３３に配置されているもう一つの風発生装置４１の圧電素子４４に電圧を印加して作動させてやればよい。これによって回転体２０には逆向きの回転力が付与され、制動力となり、急制動をかけることができる。
【００４３】
さらに回転体２０に上記と逆方向の回転を与え、軸部材１２を図２において下方に移動させたいときには、前述した回転体２０の制動に使用した風発生装置４１のみを作動させてやればよい。
【００４４】
上述の説明から明らかなように、第１の実施形態に係る回転駆動装置１０は回転体２０に形成された凸条部２２が回転体２０が偏心回転することによって軸部材１２のねじ部１２ｄと円周上の一部で係合し摺動する。そして回転体２０が回転すると回転体２０の回転力がねじ部１２ｄと凸条部２２との係合を介して軸部材１２に伝達され軸部材１２を軸線方向に駆動する。このようにねじ部と凸条部との係合によって大きな減速比で軸部材１２が軸線方向に駆動されるので大きな駆動力を得ることができる。
【００４５】
また第１の実施形態においては、回転体２０が、回転体２０の回転数が低いときには軸部材１２の周りを空転し、回転数が上昇してくると偏心回転して回転体２０の貫通穴２１に形成された凸条部２２と軸部材１２のねじ部１２ｄとが係合し軸部材１２に回転体２０の回転力を伝達するよう構成されている。このように回転体２０は回転条件によって空転状態と係合状態を備えているので、発生する回転体２０の回転トルクが小さい場合には空転しながら無理なく回転速度を上げていき所定の回転トルクを得てから軸部材１２に係合して回転力を伝達することができるので効率が良い。また回転体２０が軸部材１２と係合して回転力を伝達している最中に回転体２０に大きな負荷が入力されたときには、回転体２０と軸部材１２との係合が外れ係合部の破損を防ぐことができる。このように回転駆動装置１０は良好な回転制御性を有している。
【００４６】
また回転体２０は風発生手段である風発生装置４１によって発生する風の力で回転力を得るので、風発生のために必要な電力以外は必要とせず省電力で駆動できるとともに簡素な構造、構成であり小型化、軽量化を図ることができる。
【００４７】
また第１の実施形態では、風発生装置４１は、回転体２０の軸線方向両側の異なる位置においてそれぞれ１つずつハウジング３０に設けられているので、２つの風発生装置４１を別々に作動させることによって回転体を異なる方向に回転させることができる。また２つの風発生装置４１を同時に作動させることによって回転体の回転を急停止させることも可能である。このように回転体の回転方向の制御や、制動を簡素な構成、手段によって行なうことができ低コストに対応可能である。
【００４８】
さらに、第１の実施形態では、風発生装置４１は、筐体４２と、筐体４２に収容される呼吸容器４３と、呼吸容器４３に取り付けられた圧電素子４４という簡素な構成、および構造からなるので、これによって風発生装置４１を小型化でき、回転駆動装置１０の小型化に寄与する。
【００４９】
次に第２の実施形態に係る回転駆動装置５０について説明する。第１の実施形態の回転駆動装置１０では、軸部材１２を他方の部材として回転体２０の回転によって軸線方向に駆動したが、第２の実施形態の回転駆動装置５０ではハウジング６０を他方の部材とし、ハウジング６０を回転体２０の回転によって軸部材５２の軸線方向に駆動するものである。そのため、第１の実施形態では、ハウジング３０を基台１１に固定し、軸部材１２の回転を規制し軸部材１２を軸線方向に移動可能に配置したが、第２の実施形態では、一方の部材としての軸部材５２を基台５１に固定し、他方の部材としてハウジング６０の回転を規制してハウジング６０を軸線方向に移動可能とするものである。第２の実施形態は、第１の実施形態に対して以上の点のみ異なり、その他については同様であるので異なる部分についてのみ説明し同様の部分について説明は省略する。また同様部品については同じ符号を付して説明する。
【００５０】
図４、及び図５に図示されるように、第２の実施形態に係る回転駆動装置５０は、基台５１、軸部材５２、回転体２０、ハウジング６０などにより構成されている。
【００５１】
基台５１は、図４、図５に示すように、ハウジング６０の回転を規制するとともに軸部材５２の軸線方向に移動可能に装架している。また基台５１は、ハウジング６０、および回転体２０を貫通するおねじ５２ｄが外周に螺設された軸部材５２を、固定支持している。また、図５の断面図に示すように、基台５１には、ハウジング６０の軸部材５２周りへの回転を規制する２本の支持軸５７が固定されている。そして２本の支持軸５７はハウジング６０に設けられた支持部６４の支持孔６４ａを貫通し、ハウジング６０を軸部材５２の軸線方向に移動可能でかつ回転を規制して支持している。さらに基台５１の上面には風発生装置４１に外気を導入するための外気導入溝５１ｃが刻設されている。
【００５２】
ハウジング６０は図４、図５に示すように、軸部材５２の一部を円周方向に包囲し、天壁６２と、底壁６３と、天壁６２と底壁６３とを連結している周壁６５とから形成されている。ハウジング６０の内部空間である収容部６６には、回転体２０が収容されている。回転体２０の上面２０ａのベアリング摺動溝２０ｃとハウジング６０の天壁６２との間、及び回転体２０の下面２０ｂのベアリング摺動溝２０ｄとハウジング６０の底壁６３との間にはそれぞれ環状に並んで配置された複数のボール２５が介在されている。そして回転体２０は複数のボール２５によって遊動可能、および偏心回転可能に支持されるとともに軸線方向への移動が規制される。
【００５３】
ハウジング６０の天壁６２と、底壁６３とには軸部材５２に貫通される貫通穴６２ａ、６３ａが穿設されている。またハウジング６０において軸部材５２の軸線方向の両側である天壁６２と、底壁６３とにはそれぞれ回転体２０に設けられた翼部２４と対向して設けられ翼部２４に風を送出する風発生手段としての各風発生装置４１が設けられている。各風発生装置４１はハウジング６０において軸部材５２の軸線を中心とする円周方向の異なる位置である本実施形態においては１８０度離間した位置にそれぞれ配置されている。
【００５４】
またハウジング６０の天壁６２と、底壁６３とには、各風発生装置４１が翼部２４に送出した風を、それぞれ排出するための排出口６８が各風発生装置４１と対向する位置にそれぞれ設けられている。なお、排出口６８は第１の実施形態と同様に図４に示す形状には限らない。
【００５５】
次に第２の実施形態に係る回転駆動装置５０の作動および作用について説明する。第２の実施形態においても、風発生装置４１がハウジング６０の天壁６２と、底壁６３とにそれぞれ１つずつ設けられているが、まず、いずれか１つを作動させた場合について説明する。
【００５６】
回転駆動装置５０を作動させるために、いずれか一方の風発生装置４１の圧電素子４４に電圧を印加する。これによって呼吸容器４３のリヤ壁４３ａに設けられた圧電素子４４が振動を開始し、第１の実施形態と同様に回転体２０の翼部２４に風発生装置４１から風が送出され、回転体２０が回転を開始する。
【００５７】
そして翼部２４のプレート翼２４ａに衝突した風はプレート翼２４ａの取付け角度に応じた大きさ、および方向に力を付与し、これによって回転体２０が所定方向（例えば図４において左回転）の回転力を付与される。このとき、回転体２０は、ハウジング６０に設けられたボール２５の上に遊動可能に支持されている。回転力を付与された回転体２０は該ボール２５上で軸部材５２周りに回転を開始する。回転を開始した回転体２０の貫通穴２１に設けられた凸条部２２は、このときまだ軸部材５２のねじ部５２ｄと係合せず回転体２０は軸部材５２周りを低速回転している。
【００５８】
次に、風発生装置４１の圧電素子４４の印加電圧を上げると圧電素子４４の振動数の増加によって回転体２０の翼部２４に送出する空気量が増加され、回転体２０の回転数が増加する。そして遠心力が増すことによって回転体２０に設けた錘部２３が効果的に作用し回転体２０が偏心回転を開始する。これにより回転体２０の回転トルクが大きくなるとともに、第１の実施形態と同様に各凸条部２２が軸部材５２のねじ部５２ｄのねじ山間に係合し、回転体２０の回転力が軸部材５２に伝達され始める。
【００５９】
次に基台５１に固定された軸部材５２のねじ部５２ｄに凸条部２２が係合した回転体２０は、軸部材５２周りを回転しながら軸部材５２のねじ部５２ｄに形成されたねじの螺旋に沿って図５において軸部材５２の軸線方向上方に移動しようとする。しかし回転体２０は、ハウジング６０が支持するボール２５によって軸線方向への移動が規制されている。よって回転体２０は、ハウジング６０に設けられているボール２５を介して基台５１に軸線方向に移動可能に装架されているハウジング６０を基台５１に固定されている軸部材５２との係合部を支点として押動しハウジング６０を図５において軸線方向上方に移動させる。このようにして、回転体２０の回転力が各凸条部２２とネジ部１２ｄとの係合を介してハウジング６０に伝達されて軸線方向への力として出力される。このときハウジング６０の駆動力を大きくしたいときには風発生装置４１の圧電素子４４の振動数を変更して回転体２０の翼部２４に送出する風の量を多くして対応すればよい。
【００６０】
また、回転体２０が高速で回転し、ハウジング６０が大きな出力状態で軸線方向に駆動されているときに、例えばハウジング６０に大きな負荷が作用すると、回転体２０と軸部材５２との係合部には大きな負荷が作用する。そして第１の実施形態と同様に回転体２０の貫通穴２１の凸条部２２と軸部材５２のねじ部５２ｄとの係合は速やかに脱離し、係合部を保護することができ信頼性が向上する。
【００６１】
また、回転体２０が回転している時に回転体２０に例えば急制動を掛けたい場合、およびハウジング６０の軸線方向への移動の方向を変更するために回転体２０に逆方向の回転を与える場合についても、第１の実施形態と同様、上記において回転体２０を作動させていた風発生装置４１が設けられていた側とは異なる側の天壁３２、または底壁３３に設けられたもう一つの風発生装置４１の圧電素子４４に電圧を印加して作動させ回転体２０を駆動してやればよい。
【００６２】
上述の説明から明らかなように、第２の実施形態に係る回転駆動装置５０は、回転体２０に形成された凸条部２２が、回転体２０が偏心回転することによって軸部材５２のねじ部５２ｄと係合し摺動する。そして回転体２０が１回転するたびに回転体２０の回転力が凸条部２２を介してハウジング６０に伝達されハウジング６０を軸部材５２に形成されたねじ部５２ｄの１ピッチ分ずつ軸線方向に駆動する。このように大きな減速比で軸部材１２が軸線方向に駆動されるので大きな駆動力を得ることができる。また、その他についても第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００６３】
なお、本実施形態においては、各風発生装置４１を天壁３２、６２と底壁３３、６３とに、1つずつ設けることとしたが、これに限らず、さらに多くの風発生装置４１を天壁３２、６２と、底壁３３、６３とにそれぞれ設けてもよい。ただし天壁３２、６２と、底壁３３、６３とには同じ数ずつ設けるのが望ましい。そして風発生装置４１がハウジング３０、６０の天壁３２、６２と底壁３３、６３とに複数個ずつ設けられているときに、回転体２０を回転駆動させるためには、ハウジング３０の天壁３２、および底壁３３のいずれかの側のみの各風発生装置４１を必要な数だけ駆動してやればよい。また回転する回転体２０に急制動を掛けたい場合には、回転駆動するために使用していた風発生装置４１が配置された天壁３２、６２または底壁３３、６３とは異なる天壁３２、６２または底壁３３、６３に設けられている複数の風発生装置４１のうち駆動中の風発生装置４１の数と同じ数の各風発生装置４１を同時に駆動してやればよい。
【００６４】
また、本実施形態においては風発生手段として風発生装置４１を適用した。しかしこれに限らず、工場用エアを直接、各回転駆動装置１０、５０に導入して回転体２０の翼部２４に送出したり、車両等の走行時に発生する風を各回転駆動装置１０、５０に導入して回転体２０の翼部２４に送出してもよい。これらによっても効果は得られる。
【００６５】
さらに、風発生装置４１が有する呼吸容器４３の圧力変動を作り出すのに利用した圧電素子の他に、電流を流すことで歪みが生じる磁歪体や、電圧を印加すると内部電子が移動して歪みが発生する高分子樹脂などを用いることができる。
【符号の説明】
【００６６】
１０、５０・・・回転駆動装置、１１、５１・・・基台、１２、５２・・・軸部材、２０・・・回転体、２２・・・凸条部、２３・・・錘部、２４・・・翼部、２５・・・ボール、３０、６０・・・ハウジング、３２、６２・・・天壁、３３、６３・・・底壁、４１・・・風発生手段（風発生装置）、４２・・・筐体、４３・・・呼吸容器、４４・・・圧電素子、４５・・・前室、４６・・・後室、５７・・・支持軸、６４・・・支持部。
【図１】
2011169254.tif 000003
【図２】
2011169254.tif 000004
【図３】
2011169254.tif 000005
【図４】
2011169254.tif 000006
【図５】
2011169254.tif 000007