(57)【要約】【課題】  動力の伝達状態の切り換えを電気的に制御できる動力伝達機構の小型化、応答性を向上させる。【解決手段】  第一の部材の第二の部材との接触面に振動を励起することによって、第二の部材に超音波浮揚現象による浮揚力を与え、この浮揚力により第一の部材と第二の部材の間の摩擦力を変化させ、第一の部材と第二の部材の間で伝達される動力を変化させる。【選択図】  図１
2004332923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の部材および第二の部材を有し、前記第一の部材と前記第二の部材が加圧されて接触しているときに、前記第一の部材と前記第二の部材のいずれか一方の部材が受けた動力を他方の部材に伝達する動力伝達機構であって、
前記一の部材が前記第二の部材との接触面に振動を励起することにより前記第一の部材と前記第二の部材の間の摩擦力を変化させ、前記第一の部材と前記第二の部材の間で伝達される動力を変化させることを特徴とする動力伝達機構。
【請求項２】
前記第一の部材が前記第二の部材との接触面に面外振動を励起して、前記第二の部材に前記加圧に抗する超音波浮揚現象による浮揚力を与えることで、前記第一の部材と前記第二の部材の間の摩擦力を変化させることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達機構。
【請求項３】
前記第一の部材は前記第二の部材との接触面に面外振動を励起して、前記第二の部材に前記加圧に抗する超音波浮揚現象による浮揚力を与え、かつ、前記浮揚力を前記加圧よりも大きくすることで、前記第一の部材の面外振動が励起された前記接触面を前記第二の部材と非接触状態とすることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達機構。
【請求項４】
前記第一の部材は電気機械エネルギー変換素子を有し、前記電気機械エネルギー変換素子に交番信号が供給されることにより、前記第二の部材との接触面に振動を励起することを特徴とする請求項２または３に記載の動力伝達機構。
【請求項５】
前記面外振動は定在波であることを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の動力伝達機構。
【請求項６】
前記第一の部材と前記第二の部材が磁力によって加圧されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の動力伝達機構。
【請求項７】
前記第一の部材と前記第二の部材は嵌合部を有し、前記嵌合部は前記第一の部材と前記第二の部材の接触が解除される方向、および、前記接触が解除される方向とは別の所定の方向にのみ移動が許容される形状に構成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の動力伝達機構。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載の動力伝達機構を備えた作動装置において、
前記動力伝達機構の入力側に接続された駆動源と、前記動力伝達機構の出力側に接続された被駆動体と、前記駆動源から前記被駆動体に伝達される駆動力を制御するために前記動力伝達機構に供給する交流信号を制御する制御回路とを有することを特徴とする作動装置。
【請求項９】
前記動力伝達機構を複数有し、この複数の動力伝達機構には同一の駆動源が連結されており、前記制御回路は前記複数の動力伝達機構のそれぞれに独立して交流信号を供給することで、前記複数の動力伝達機構のそれぞれを独立して制御することを特徴とする請求項９に記載の作動装置。
【請求項１０】
第一の部材と第二の部材を加圧して接触させることで前記第一の部材と前記第二の部材のいずれか一方の部材が受けた動力を他方の部材に伝達する動力伝達方法であって、
前記第一の部材の前記第二の部材との接触面に振動を励起することにより前記第一の部材と前記第二の部材の間の摩擦力を変化させ、前記第一の部材と前記第二の部材の間で伝達される動力を変化させることを特徴とする動力伝達方法。
【請求項１１】
前記第一の部材の前記第二の部材との接触面に面外振動を励起し、前記第二の部材に前記加圧に抗する超音波浮揚現象による浮揚力を与えることで、前記第一の部材と前記第二の部材の間の摩擦力を変化させることを特徴とする請求項１０に記載の動力伝達方法。
【請求項１２】
前記第一の部材の前記第二の部材との接触面に面外振動を励起し、前記第二の部材に前記加圧に抗する超音波浮揚現象による浮揚力を与え、かつ、前記浮揚力を前記加圧する力よりも大きくすることで、前記第一の部材の面外振動が励起された接触面を前記第二の部材と非接触状態とすることを特徴とする請求項１０に記載の動力伝達方法。
【請求項１３】
前記第一の部材が有する電気機械エネルギー変換素子に交番信号を供給することにより、前記第一の部材の前記第二の部材との接触面に振動を励起することを特徴とする請求項１１または１２に記載の動力伝達方法。
【請求項１４】
前記面外振動は定在波であることを特徴とする請求項１１から１３のいずれかに記載の動力伝達方法。
【請求項１５】
前記第一の部材と前記第二の部材を磁力によって加圧することを特徴とする請求項１０から１４のいずれかに記載の動力伝達方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
駆動側から被駆動側への動力の伝達状態を切り換える動力伝達機構および動力伝達方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータ等の動力発生源による動力を被駆動体へ伝達するクラッチ等の動力伝達機構がある。
【０００３】
例えば、特許文献１には、動力発生源の回転軸にフライホイールが固定されるとともに、被駆動体の回転軸には摩擦ディスクを嵌合したセンターハブが固定され、周状に配置されたスプリングによって摩擦ディスクをフライホイールに圧接させることによって、フライホイールと摩擦ディスクとの間の摩擦力を用いて動力発生源による回転動力を被駆動体に伝達するものが開示されている。スプリングはカバーに支持され、支持部よりも外周側でプレッシャープレートを介して摩擦ディスクを加圧している。スプリングの支持部よりも内周側をフライホイール側に移動させると、スプリングの支持部よりも外周側がフライホイールから離れ、摩擦ディスクとフライホイールとの圧接が解除されて回転動力の伝達を中断する。
【０００４】
また、回転動力の伝達、非伝達の切り換えを電磁力によって行う電磁クラッチがある。例えば、特許文献２には、動力発生源の出力部とロータがベルトを介して連結されるとともに、被駆動体の回転軸にはアーマチュアと一体に回転するハブが固定され、断面がコ字形のロータの内部に配置されたステータを励磁することによってアーマチュアとロータを吸着させ、動力発生源による回転動力を被駆動体に伝達するものが開示されている。ステータの励磁を解除させると、電磁力が消滅して板バネ部材のバネ力によりアーマチュアとロータが離れ、回転動力の伝達を中断する。
【特許文献１】特開２００２−１８１０７２号公報
【特許文献２】特開２００２−０４８１５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら上記の動力伝達機構は部品点数が多く、構成も複雑で小型化には限界がある。
【０００６】
特に、特許文献１のような動力伝達機構はクラッチを切るためにスプリングの内周側をフライホイール側に移動させるための機械的構成が必要となり、より複雑、大型化となる問題がある。
【０００７】
また、特許文献２のような動力伝達機構はステータの内部に収納された電磁コイルに通電することで容易にステータを励磁してクラッチを繋ぐことができるが、電磁コイルの励磁による吸引では応答性が悪い、動力伝達時に負荷に負けない吸着力が必要とされるため電力の消費量が大きいなどの問題がある。
【０００８】
本発明は上記の課題を鑑みてなされたものであり、動力の伝達状態の切り換えを電気的に制御できる動力伝達機構および動力伝達方法であって、小型化、応答性の向上を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明は、第一の部材および第二の部材を有し、第一の部材と第二の部材が加圧されて接触しているときに、第一の部材と第二の部材のいずれか一方の部材が受けた動力を他方の部材に伝達する動力伝達機構であって、第一の部材が第二の部材との接触面に振動を励起することにより第一の部材と第二の部材の間の摩擦力を変化させ、第一の部材と第二の部材の間で伝達される動力を変化させることを特徴とするものである。
【００１０】
また、上記課題を解決するために本発明は、上記の動力伝達機構を有する作動装置において、動力伝達機構の入力側に接続された駆動源と、動力伝達機構の出力側に接続された被駆動体と、駆動源から被駆動体に伝達される駆動力を制御するために動力伝達機構に供給する交流信号を制御する制御回路とを有することを特徴とするものである。
【００１１】
また、上記課題を解決するために本発明は、第一の部材と第二の部材を加圧して接触させることで第一の部材と第二の部材のいずれか一方の部材が受けた動力を他方の部材に伝達する動力伝達方法であって、第一の部材の第二の部材との接触面に振動を励起することにより第一の部材と第二の部材の間の摩擦力を変化させ、第一の部材と第二の部材の間で伝達される動力を変化させることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、振動子と移動体を加圧して接触させ、振動子に振動を励起して移動体に加圧力に抗する浮揚力を発生させることで、振動子と移動体の間の動力伝達効率を容易に制御できるとともに、小型化、応答性に優れた動力伝達機構を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１（ａ）に本発明の実施例１に係る動力伝達機構の断面図、図１（ｂ）に斜視図を示す。
【００１５】
１０は動力伝達機構である。１はモータやエンジン等の動力発生源の回転トルクを受ける振動子、２は被駆動体に接続され、自らが振動子１から回転トルクを受けることで被駆動体を回転させる移動体であり、両部材間の摩擦力を得るためにコイルバネ９等の弾性部材の弾性力によって移動体２に均等な垂直荷重を与え、振動子１と移動体２を圧接させている。振動子１が被駆動体に接続され、移動体２が動力発生源に接続されていても構わない。振動子１は片面の中央に凸部５を有する円板形状の黄銅である振動体４と、円板形状の電気機械エネルギー変換素子である圧電素子３とで構成され、圧電素子３は振動体４の凸部５が設けられた面の反対側となる面にエポキシ樹脂等によって固着されている。移動体２は中心部に振動体４の凸部５と嵌合する凹部６を設けた円板形状の鉄鋼材料で構成されている。振動体４と移動体２の接触面の一方あるいは両方は、摩耗防止のためのメッキ処理、窒化処理、ラップ加工、ポリッシュ加工のいずれか、もしくは複数が施されている。
【００１６】
移動体２の凹部６の径は振動体４の凸部５の径よりも僅かに大きく構成され、コイルバネ９の加圧力によって振動体４の凸部５と移動体２の凹部６は常に嵌合されているため、振動子１と移動体２は回転方向への相対的な移動は許容されるが、径方向への相対的な移動はわずかに許容されるのみである。
【００１７】
振動子１の圧電素子３にはフレキシブル基板８が固着され、不図示の駆動制御回路より圧電素子３の分極領域へ交流電圧が供給される。実施例１では圧電素子３に交流電圧を供給すると、振動子１には、振動子１と同心円の節を１つ有する面外曲げ振動が発生する。図２は振動子１を中心を通る面で分割した断面図であり、ある瞬間での面外曲げ振動を模式的に示している。図２の白抜き四角が圧電素子３に交流電圧を供給していない状態での振動子１を示しており、径の中間付近を節として振動子１が面外曲げ振動を発生しているのがわかる。実施例１の振動子１の図２に示す面外曲げ振動における固有振動数はおおよそ２０．３５ｋＨｚであり、この面外曲げ振動は定在波である。
【００１８】
ここで本発明の動力伝達機構１０の動作原理を説明する。
【００１９】
本発明の動力伝達機構は、超音波の放射圧による超音波浮揚現象を利用したものである。放射圧とは、音場の中に置かれた物体に作用する一種の時間平均的な圧力であり、変動圧力の直流分といえる。この放射圧は物体に吸収され音波の経路に沿って放射圧の減少が起こり、微小区間の直流圧力差によって流体中に流れが生じる。これらの現象を利用すると音場の中に置かれた物体に浮揚力を発生させ、この物体を非接触で空間の一定の位置に浮揚したまま保持することができる。この現象を超音波浮揚現象と呼ぶ。
【００２０】
超音波浮揚現象によって得られる浮揚力は、振動振幅の２乗に比例することが知られている。圧電素子３に振動子１の固有振動数の近傍となる周波数の交流電圧を供給し、振動子１の振動状態を共振に近づけ振動子１の移動体２との接触面７に振動変位を励起する。このとき接触面７には強力な超音波の放射圧が発生し、コイルバネ９によって生じる振動子１と移動体２の加圧力に抗して、移動体２に浮揚力が生じ、振動子１と移動体２との間の摩擦力は減少する。
【００２１】
振動子１の圧電素子３に交流電圧を供給していないときは、振動子１に発生駆動源から回転トルクを与えると、振動子１と移動体２の間の摩擦力によって振動子１と移動体２が一体に回転し、回転トルクが振動子１から移動体２に伝達されて被駆動体を回転させる。
【００２２】
一方、振動子１の圧電素子３に上記の固有振動数よりも高い周波数の交流電圧を供給し、交流電圧の周波数を徐々に下げて固有振動数に近づけていくと、徐々に振動子１の接触面７に生じる振動振幅が大きくなり、先に述べた超音波浮揚が生じる。交流電圧の周波数を更に固有振動数に近づけて振動子１の振動振幅を大きくし、移動体２に生じる浮揚力が不図示のコイルバネによる加圧力よりも大きくなると、振動子１の接触面と移動体２は非接触状態となり（振動子１の凸部５と移動体２の凹部６は嵌合している）、振動子１の接触面７と移動体２との間の静摩擦力および動摩擦力はゼロとなる。この状態では振動子１を回転させても振動子１の回転トルクは移動体２に伝達しなくなる。
【００２３】
このように実施例１に係る動力伝達機構１０は、トルク伝達の有無の切り換えを行う機能を有するクラッチを構成している。この動力伝達機構１０は圧電素子３と弾性体４からなる振動子１、移動体２、および、これらを圧接させるコイルバネ９等の弾性部材で構成できるため、部品点数の削減及び形状の簡素化が可能となり、小型化に適している。また、振動子１と移動体２の接触面を大きく取ることができるため、トルクを伝達する際に係る負荷に耐え得るだけの十分な摩擦力も得られる。
【００２４】
移動体２に生じる浮揚力がコイルバネ９による加圧力より小さい場合であっても、この浮揚力によって振動子１が移動体２から受ける荷重は減少し、振動体１と移動体２との間の摩擦力は減少する。したがって、圧電素子３に供給する交流電圧の電圧値または周波数を変化させて振動子１の接触面７に生じる振動振幅を変化させ移動体２に生じる浮揚力を変化させることで、振動子１と移動体２との間の摩擦力を連続的に制御することも可能である。振動子１に発生させる振動は、従来の電磁コイルを用いた場合と比較して、圧電素子に供給される交流電圧に対する応答性が格段に優れている。
【００２５】
なお、振動子１に供給される振動の周波数は２０ｋＨｚ以上であることが好ましい。可聴域外となり、静粛な動力伝達機構とすることができるからである。振動子１が板状に形成されているのは、面外曲げ振動に対する振動子１の動剛性を低くして共振周波数を下げ、振動振幅を大きくするためである。なお、振動子１に励起された振動の周波数が固有振動数と一致したときに振動子１の振動振幅が最も大きくなり、超音波浮揚現象によって得られる浮揚力も最も大きくなる。この得られる浮揚力の大きさに応じて振動子１と移動体２との間の加圧力を設定すればよい。なお、加圧力が大きいほど圧電素子３に交流電圧を供給しないときの振動子１と移動体２の間の摩擦力が大きくなることは言うまでもないであろう。
【００２６】
振動子１を円形としたのは、振動子１と移動体２が相対的に回転しても振動子１と移動体２の接触部の面積が変化しないようにさせるためであり、超音波浮揚現象による浮揚力を一定に保って挙動の安定したクラッチを構成することが可能となる。
【００２７】
また、図２に示すように振動子１に円状に節を有する振動を励起することで、振動子１に励起される振動形態が周方向で均一となり、超音波浮揚現象による浮揚力も周方向で均一とすることが可能となる。これもクラッチの挙動を安定させるために効果的である。
【００２８】
このように交番信号（交流電圧）が供給されることで表面に振動を励起する振動子と、移動体とを有し、振動が励起される振動子の面に移動体を加圧して接触させ、これら振動子と移動体とが接触が解除される方向、例えば、振動が励起される面に対して垂直な方向に加圧力に反して相対的に移動可能となるように構成することで、従来よりも非常に小型なクラッチ等の動力伝達機構を構成することができる。
【００２９】
次にこの動力伝達機構１０を用いた装置を、例をあげて説明する。図７に実施例１に係る動力伝達機構を用いたハイブリッド車を示す。
【００３０】
ハイブリッド車には、エンジンで発電機を駆動し、発電機した電力によって駆動されるモータが駆動輪を駆動するタイプのもの、モータの駆動力とエンジンの駆動力を切換えて駆動輪を駆動するタイプのもの、あるいは、エンジンの動力を分割し、一方で直接駆動輪を駆動して他方で発電を起こしてモータを駆動させるものなど、様々なタイプが提案されている。この中のモータの駆動力とエンジンの駆動力を切換えて駆動輪を駆動するパラレルタイプのハイブリッド車を例にあげて説明する。
【００３１】
１００はハイブリッド車の本体である。１０１はエンジンであり、エンジンの出力軸には第１のクラッチ１０Ａが連結されている。このクラッチ１０Ａからの入力軸が変速機１０２に連結され、変速機１０２の出力軸がディファレンシャルギヤ１０３に接続される。このディファレンシャルギヤ１０３の出力は車軸を介して駆動輪１０４に伝達される。変速機１０２の入力側には第２のクラッチ１０Ｂを介して、変速機１０２から見てエンジンと並列になるように電動発電機１０５が連結されている。この電動発電機１０５はバッテリーの電力を消費して電動機として作動したり、バッテリーへ電力を蓄積する発電機として作動したりする。ここで、クラッチ１０Ａ、１０Ｂは上述の動力伝達機構１０と同じ構成となっており、制御回路１０７がクラッチ１０Ａ、１０Ｂに交流電圧を供給することによって、これらの入力側と出力側の連結を選択的に切断することができる。
【００３２】
制御回路１０７は、エンジン効率の低い発進時には第１のクラッチ１０Ａ、第２のクラッチ１０Ｂを接続状態として、所定の速度に達したら第２のクラッチ１０Ｂに交流電圧を供給して超音波浮揚状態を発生させて切断状態とし、エンジン１０１の駆動力のみを変速機１０２に伝達させる。また、制御回路１０７は停止時には第１のクラッチ１０Ａに交流電圧を供給してこれを切断状態とし、変速機の入力軸の回転を入力エネルギーとして電動発電機１０５がバッテリーへの蓄電を行う。
【００３３】
この構成によれば、上記の動力伝達機構を用いてエンジンの出力と、電動発電機の入出力の選択的な切断状態を制御することが可能なハイブリッド車を構成することができる。
【００３４】
続いて図８に実施例１に係る動力伝達機構を用いたロボットアームを示す。２０１は人間の腕にあたる支持部、２０２〜２０７は指部であり、それぞれの指部は一方の端部あるいは両方の端部に動力伝達機構１０Ｃ〜１０Ｆのいずれかが結合されている。動力伝達機構１０Ｃ〜１０Ｆはそのステータが隣接する一方の指部に結合され、移動体が隣接する他方の指部に結合されている。また、動力伝達機構１０Ｃ〜１０Ｆのステータには同一の駆動源２０８が連結されており、駆動源２０８を駆動することで動力伝達機構１０Ｃ〜１０Ｆのステータには指を開く方向、あるいは閉じる方向のいずれかの動力が伝達される。２０９は動力伝達機構１０Ｃ〜１０Ｆの制御装置であり、動力伝達機構１０Ｃ〜１０Ｆのそれぞれに独立して交流電圧を供給するものである。
【００３５】
指を開く際、あるいは、閉じる際に、動力伝達機構１０Ｃ〜１０Ｆに互いに異なる周波数や振幅の交流電圧を供給することで、これら動力伝達機構１０Ｃ〜１０Ｆの動力の伝達効率に差が生じ、それぞれの動力伝達機構に異なる動作をさせることが可能となる。したがって、同一の駆動源を用いるにもかかわらず、掴もうとする物体の形状に沿って指を曲げたり、握力を調整したりすることが可能となる。
【実施例２】
【００３６】
図３に本発明の実施例２に係る動力伝達機構の斜視図を示す。
【００３７】
１１は振動子、１２は移動体であり、両部材間の摩擦力を得るために不図示の渦巻きバネ等の弾性部材によって移動体１２に垂直荷重を与え振動子１１と圧接させている。振動子１１は片面の中央に長手方向に延び、かつ、根元がくびれた凸部１５を有するステンレス矩形板形状のステンレスである振動体１４と、矩形板形状の圧電素子１３とで構成され、圧電素子１３は振動体１４の凸部１５が設けられた面の反対側となる面にろう付けにより固着されている。移動体１２は中央に振動体１４の凸部１５と嵌合する長手方向に延びた凹部１６を設けた樹脂で構成されている。移動体１４はその先端部が、振動体１４の凸部１５を除いた平板で構成された面（この面を接触面１７とする）と接触している。振動子１１の圧電素子１３に実施例１と同様にフレキシブル基板を介して不図示の駆動制御回路から交流電圧を供給すると、振動子１１の接触面１７には面外曲げ振動が励起される。
【００３８】
この凹部１６の先端は幅が狭くなっており、この先端が振動体１４の凸部１５の根元のくびれに入り込むよう形成されている。凹部１６の根元（底）の幅は凸部１５の先端の幅よりも僅かに大きく構成され、振動子１１と移動体１２は長手方向に相対的にスライドすることは許容されているが、これに垂直な方向に相対的にスライドすることはわずかに許容されているのみである。もし振動子１１と移動体１２が外部から接触面１７に垂直な方向の大きな力を受けたとしても、移動体１２の凹部１６の先端部の幅は振動体１４の凸部１５の先端部１５の幅よりも狭いため外れてしまうことがない。また、振動体１４の凸部１５を設けることで、凸部１５の質量効果により振動子１１の固有振動数を下げ、接触面１７に励起する面外振動の振幅を大きくすることができ、伝達可能な駆動力の範囲を広くすることが可能となる。
【００３９】
また、振動体１４の凸部１５の幅広の先端部と、移動体１６の凹部の幅狭の先端部との間には隙間が設けられ、振動子１１と移動体１６とは互いに離れる方向に移動することが許容されている。当然に、この移動が許容される量とは振動子１１に励起される振動振幅よりも十分に大きく構成される。
【００４０】
振動子１１の接触面１７に面外振動を励起させて移動体１２に浮揚力を与えることで、振動子１１と移動体１２が非接触状態となりこの間の摩擦力はゼロとなる。この状態では振動子１１に長手方向へ移動する駆動力を与えたとしても、移動体１２にはその駆動力が伝達されない。このように実施例２では直動型のクラッチ機構を構成することができる。
【実施例３】
【００４１】
図４に本発明の実施例３に係る動力伝達機構の斜視図を示す。
【００４２】
２１は振動子、２２は移動体、２３は圧電素子、２４は圧電素子２３が固定された振動体であり、圧電素子２３と振動体２４により振動子２１を構成している。２５は振動体２４の片面に設けられた凸部、２６は移動体２１に設けられ、振動体２４の凸部２５と嵌合する凹部である。
【００４３】
図４に示す動力伝達機構は、移動体２４と接触するための振動体２４の接触面２７の位置のみが図３の動力伝達機構と異なっている。この動力伝達機構では、振動体２４の凸部２５の先端部を接触面２７としている。振動子２１に振動を励起したとき、凸部２５の先端部自体の変形はほとんど生じないため、凸部２５の先端部の変位分布は均一となり、接触面２７から均一な浮揚力が得られ、挙動の安定した動力伝達機構を構成することができる。
【実施例４】
【００４４】
図５に本発明の実施例４に係る動力伝達機構を用いた作動装置の断面図を示す。
【００４５】
３１はベルトを介して動力発生源の回転トルクを受ける出力部材４０にビス３９で固定された振動子、３２は被駆動体４１にビス３９で固定された移動体である。振動子３１は中央に軸部３５が設けられた円板形状の弾性体３４、弾性体３４の下面に紫外線硬化性接着剤で接着された圧電素子３３、圧電素子３３とは反対側の面で弾性体３４に固着されたネオジ磁石３８、および、ネオジ磁石３８に固着された摩擦部材３７とで構成されている。圧電素子３３、摩擦部材３７、ネオジ磁石３８は軸部３５と接触しておらず、振動子３１は軸部３５の周りに弾性体３４を挟んでリング状の凹部を形成している。移動体３２は中心部に振動体３４の軸部３５と嵌合する凹部３６を設けた円板形状の磁性材料で構成されている。図１に示す駆動伝達機構と同様に、軸部３５と凹部３６によって、振動子３１と移動体３２は回転方向への相対的な移動は許容されるが径方向への相対的な移動はほとんど許容されない。また、振動子３１には図１に示す振動子と同様に同心円となる節を１つ有する面外曲げ振動が励起される。
【００４６】
磁性材料からなる移動体３２とこれに固定された被駆動体４１は、ネオジ磁石３８の吸引力によって振動子３１に加圧されて接触している。磁石の吸引力（反発力を利用してもよい）を用いることで、コイルバネ等の弾性部材およびこれらを支持するためのケースが不要となり、より小型な動力伝達機構を構成することができる。
【００４７】
なお、振動子３１の軸部３５周りに凹部を設けたのは、振動子３１を出力部材に固定する軸３５の周りに剛性の低い部位を設け、軸部３５の振動振幅を摩擦部材３７の振動振幅と比較して十分に小さくするためである。これにより軸部３５を出力部材４０に固定しても摩擦部材３７を十分に振動させることが可能となり、振動子３１の減衰量が小さくなり消費電力を抑えることができる。
【００４８】
実施例４に係る動力伝達機構は図１に示す動力伝達機構と同様に、圧電素子３３に交流電圧を供給すると摩擦部材３７に面外曲げ振動が励起され、移動体３２に浮揚力が生じ、振動振幅を変化させることで振動子３１から移動体３２へ伝達される回転トルクを変化させることができる。
【実施例５】
【００４９】
図６に本発明の実施例５に係る動力伝達機構を用いた作動装置の断面図を示す。
【００５０】
中央に貫通孔を設けた図１Ａ、図１Ｂの動力伝達機構を複数用いた構成となっており、中央の貫通孔には軸５４が配置されている。圧電素子３を駆動制御回路からの交流電圧を供給するための配線がプリントされた支持板５３に固着し、１０個の振動子を５個の支持板５３を介してハウジング５５に固定している。
【００５１】
軸５４には板バネ５１が接着されたナット５２が固定され、この板バネ５１によって移動体２が振動子１に加圧されて接触している。移動体２、板バネ５１、ナット５２、および、軸５４は一体となって回転するが、移動体２と軸５４の間ではスラスト方向の移動が許容されている。振動子１と軸５４は接触していないか、あるいは、間に不図示のベアリングを設けることにより、互いに自由に回転することができる。
【００５２】
振動子１を交互に向きを逆にして対向させることで、支持板５３およびナット５２の数を減らし、空間を効率良く使用している。
【００５３】
すべての圧電素子３への交流電圧の供給を行わないときはすべての移動体２が振動子１に圧設され、動力発生源に接続された軸５４が回転すると、ナット５２、板バネ５１、移動体２、振動子１、支持板５３を順に介してハウジング５５に回転トルクが伝達される。
【００５４】
すべての圧電素子３へ交流電圧を供給し、すべての移動体２に生じた浮揚力が板バネ５２の加圧力よりも大きくなると、すべての移動体２と振動子とが非接触状態となるため軸５４による回転トルクはハウジング５５に伝達されない。
【００５５】
実施例５では圧電素子３に供給する交流電圧の周波数、電圧を制御するだけでなく、交流電圧を供給する圧電素子３の数を変化させることでも伝達される回転トルクの効率を制御することが可能になる。
【００５６】
なお、上記実施例において例示される構成部品の寸法、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、本発明がそれらの例示に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施例１に係る例示的な動力伝達機構の断面図および斜視図である。
【図２】図１に示す動力伝達機構の振動形態を模式的に示す図である。
【図３】本発明の実施例２に係る例示的な動力伝達機構の斜視図である。
【図４】本発明の実施例３に係る例示的な動力伝達機構の斜視図である。
【図５】本発明の実施例４に係る例示的な動力伝達機構の断面図である。
【図６】本発明の実施例５に係る例示的な動力伝達機構の断面図である。
【図７】図１に示す動力伝達機構を用いたハイブリッド車の構成を簡略に示す図である。
【図８】図１に示す動力伝達機構を用いたロボットアームの構成を簡略に示す図である。
【符号の説明】
【００５８】
１，１１，２１，３１  振動子
２，１２，２２，３２  移動体
３，１３，２３，３３  電気機械エネルギー変換素子（圧電素子）
４，１４，２４，３４  振動体
５，１５，２５  振動体に設けられた凸部
６，１６，２６，３６  移動体に設けられた凹部
７，１７，２７  振動子の移動体との接触面
３５  軸部
３７  摩擦部材
３８  ネオジ磁石
３９  ビス
４０  出力部材
４１  被駆動体
５１  板バネ
５２  ナット
５３  支持板
５４  軸
５５  ハウジング
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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