(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
箱体１の内部空間に、プランジャ４１と、このプランジャの先端部が箱体１の開口４から突出するように該プランジャを常時付勢するバネ部材４２と、その後端部側が箱体１に軸支されていると共に、先端部が長尺状の圧電素子２１の自由端部２１ｂに連結され、かつ電圧信号を機械的な変位に変換する該長尺状圧電素子の制御によって前記プランジャの係合部４５に係脱し得る係合部分３３を有する作動片３１とをそれぞれ組み込んだ圧電アクチュエーターであって、前記箱体の内部空間は、箱体の側壁の内壁中央部を基準として、一方側に前記プランジャを収容した案内空間１６と、他方側に該案内空間と連通する収納空間１７とを有し、この収納空間に前記プランジャの進退動方向に沿うように前記作動片が配設され、さらに、前記長尺状圧電素子は、少なくとも前記収納空間１７であって、かつ前記作動片の係合部分３３と前記箱体１の内壁面との間に水平に支持された状態で配設されていることを特徴とする圧電アクチュエーター。
【請求項２】
請求項１に於いて、箱体の内部空間には、後壁寄りの部位に垂直隔壁９が設けられ、この垂直隔壁と箱体の後壁３との間に配設空間１１が形成され、該配設空間には長尺状圧電素子に電圧を印加する駆動部を有する基板が設けられ、かつ前記駆動部に固定リード線が接続していることを特徴とする圧電アクチュエーター。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に於いて、長尺状圧電素子の基端部は、錠箱内の支持部或は支持部材に支持され、かつ収納空間の内壁に沿って箱体の前壁付近まで延び、またその自由端部は、作動片３１の先端部に差込み係合されていることを特徴とする圧電アクチュエーター。
【請求項４】
箱体１の内部空間に、プランジャ４１と、このプランジャの先端部が箱体１の開口４から突出するように該プランジャを常時付勢するバネ部材４２と、その後端部側が箱体１に軸支されていると共に、先端部が長尺状の圧電素子２１の自由端部２１ｂに連結され、かつ電圧信号を機械的な変位に変換する該長尺状圧電素子の制御によって前記プランジャの係合部４５に係脱し得る係合部分３３を有する作動片３１とをそれぞれ組み込んだ圧電アクチュエーターであって、前記長尺状圧電素子は、第１圧電素子２１Ａと該第１圧電素子の一端部にその一端部が結合すると共に、自由端部２１ｂ側から外拡変位可能な第２圧電素子２１Ｂとを有し、前記第１圧電素子の基端部は箱体側に支持され、一方、前記第２圧電素子片の自由端部は、作動片の先端部と常時係合していることを特徴とする圧電アクチュエーター。
【請求項５】
請求項４に於いて、第１圧電素子２１Ａの基端部は、箱体内の支持部に第１係合板を介して固定的に支持されていることを特徴とする圧電アクチュエーター。
【請求項６】
請求項４に於いて、第２圧電素子２１Ｂの自由端部には、作動片の先端部用の第２係合板が設けられていることを特徴とする圧電アクチュエーター。
【請求項７】
箱体１の内部空間に、プランジャ４１と、このプランジャの先端部が箱体１の開口４から突出するように該プランジャを常時付勢するバネ部材４２と、その後端部或は中央部が箱体１にシーソ式に軸支されていると共に、先端部が長尺状の圧電素子２１の自由端部２１ｂに連結され、かつ電圧信号を機械的な変位に変換する該長尺状圧電素子の制御によって前記プランジャの係合部４５に係脱し得る係合部分３３を有する長板状の作動片３１とをそれぞれ組み込んだ圧電アクチュエーターであって、前記箱体の内部空間は、箱体の側壁の内壁中央部を基準として、一方側に前記プランジャを収容した案内空間１６と、他方側に該案内空間と連通する収納空間１７とを有し、この収納空間に前記プランジャの進退動方向に沿うように前記作動片が配設され、さらに、前記長尺状圧電素子は、少なくとも前記収納空間１７であって、かつ前記作動片の係合部分３３と前記箱体１の内壁面との間に水平に支持された状態で配設されていることを特徴とする圧電アクチュエーター。
【請求項８】
請求項７に於いて、長板状作動片３１は、軸部を基準として、該軸部と先端部の間の板状部位に、切欠部分（肉盗み部分）が形成されていることを特徴とする圧電アクチュエーター。
【請求項９】
請求項７に於いて、箱体の後端部側の上下の壁のいずれか一方には、該壁から外方向に突出する囲い壁により配設空間１１Ａが形成され、該配設空間には長尺状圧電素子に電圧を印加する駆動部を有する基板が設けられ、かつ前記駆動部に固定リード線が接続していることを特徴とする圧電アクチュエーター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電アクチュエーターに関し、特に、機械駆動機構における電気的制御可能なクラッチ装置用の圧電アクチュエーターに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、技術分野を問わず、電気制御式のラッチ機構について独占権を要求するものであり、そのラッチ機構は、「箱体に往復動可能に設けられた中空プランジャ（中空作動杆）の内部に長尺状の圧電素子を中空作動杆の長手方向に配設し、前記長尺状圧電素子の基端部をニ分割の中空作動杆片でもって挟持し、基端部から水平状態に延びる圧電素子の自由端部を、箱体に軸支された係合片（ツメと称する係合片）の中空作動杆片の内部に延在する受け脚部に臨ませ、圧電素子にリード線を介して電圧信号を印加すると、圧電素子の自由端部が変位して前記係合片の受け脚部を押圧し、これにより、係合片は一端部の支軸を支点にして、その係合先端部が中空作動杆片の外面に形成された傾斜状切欠溝から離れること」、を特徴とする。
【０００３】
特許文献１について付言すれば、特許文献１は、（ア）  長尺状の圧電素子を中空作動杆内に一端部を固定した状態で内装した点、（イ）図示しない、リード線が中空作動杆の水平移動量に対応して可動する点、（ウ）横Ｔ字形状の係合片を、その受け脚部が圧電素子の自由端部に対向するように中空作動杆の内部に延在し、かつ受け脚部と交差する係合先端部が中空作動杆片の外面傾斜状切欠溝と係脱する点に新規事項がある、と認定することができる。
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の電気制御式のラッチ機構は、圧電素子を中空作動杆片に挟持状態に内蔵させ、ツメと称する係合片の脚部を圧電素子の自由端部付近へと延在させるために、中空作動杆片を複雑に構成しなければ成らないという問題点があった。また、部品点数が多すぎるという欠点もあった。
【０００５】
なお、ここで、電圧を印加するとか、電気的信号を与えるとか、駆動信号を与える等の用語は、発明の本質的観点から法解釈学的に認定判断されるものである。電圧印加、電気信号を印加する、駆動信号を与える等の用語は、同じ意味合いである。
【特許文献１】特表２００６−５１９４６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の所期の目的は、箱体の内部空間を有効的に活用することである。第２の目的は、箱体の内部空間に長尺状圧電素子、ロック機能を有する作動片、プランジャ及びバネ部材を容易に組み付けることができることである。第３の目的は、変位量の大きい長尺状圧電素子（アクチュエータ）も実装することができることである。付言すると、変位量の大きい長尺状圧電素子と共働する作動片をプランジャに確実に係脱させることができることである。第４の目的は、箱体が外部から直接又は間接的に衝撃や振動を受けても、作動片及び圧電素子がロック方向へ変位してロック状態にならないことである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の圧電アクチュエーターは、箱体１の内部空間に、プランジャ４１と、このプランジャの先端部が箱体１の開口４から突出するように該プランジャを常時付勢するバネ部材４２と、その後端部側が箱体１に軸支されていると共に、先端部が長尺状の圧電素子２１の自由端部２１ｂに連結され、かつ電圧信号を機械的な変位に変換する該長尺状圧電素子の制御によって前記プランジャの係合部４５に係脱し得る係合部分３３を有する作動片３１とをそれぞれ組み込んだ圧電アクチュエーターであって、前記箱体の内部空間は、箱体の側壁の内壁中央部を基準として、一方側に前記プランジャを収容した案内空間１６と、他方側に該案内空間と連通する収納空間１７とを有し、この収納空間に前記プランジャの進退動方向に沿うように前記作動片が配設され、さらに、前記長尺状圧電素子は、少なくとも前記収納空間１７であって、かつ前記作動片の係合部分３３と前記箱体１の内壁面との間に水平に支持された状態で配設されていることを特徴とする（第１実施例乃至第３実施例）。そして、前記構成に於いて、箱体の内部空間には、後壁寄りの部位に垂直隔壁９が設けられ、この垂直隔壁と箱体の後壁３との間に配設空間１１が形成され、該配設空間には長尺状圧電素子に電圧を印加する駆動部を有する基板が設けられ、かつ前記駆動部に固定リード線が接続していることを特徴とする。また、長尺状圧電素子の基端部は、錠箱内の支持部或は支持部材に支持され、かつ収納空間の内壁に沿って箱体の前壁付近まで延び、またその自由端部は、作動片３１の先端部に差込み係合されていることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の圧電アクチュエーターは、箱体１の内部空間に、プランジャ４１と、このプランジャの先端部が箱体１の開口４から突出するように該プランジャを常時付勢するバネ部材４２と、その後端部側が箱体１に軸支されていると共に、先端部が長尺状の圧電素子２１の自由端部２１ｂに連結され、かつ電圧信号を機械的な変位に変換する該長尺状圧電素子の制御によって前記プランジャの係合部４５に係脱し得る係合部分３３を有する作動片３１とをそれぞれ組み込んだ圧電アクチュエーターであって、前記長尺状圧電素子は、第１圧電素子２１Ａと該第１圧電素子の一端部にその一端部が結合すると共に、自由端部２１ｂ側から外拡変位可能な第２圧電素子２１Ｂとを有し、前記第１圧電素子の基端部は箱体側に支持され、一方、前記第２圧電素子片の自由端部は、作動片の先端部と常時係合していることを特徴とする。そして、前記構成に於いて、第１圧電素子２１Ａの基端部は、箱体内の支持部に第１係合板を介して固定的に支持されていることを特徴とする。また、第２圧電素子２１Ｂの自由端部には、作動片の先端部用の第２係合板が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
さらに、本発明の圧電アクチュエーターは、箱体１の内部空間に、プランジャ４１と、このプランジャの先端部が箱体１の開口４から突出するように該プランジャを常時付勢するバネ部材４２と、その後端部或は中央部が箱体１にシーソ式に軸支されていると共に、先端部が長尺状の圧電素子２１の自由端部２１ｂに連結され、かつ電圧信号を機械的な変位に変換する該長尺状圧電素子の制御によって前記プランジャの係合部４５に係脱し得る係合部分３３を有する長板状の作動片３１とをそれぞれ組み込んだ圧電アクチュエーターであって、前記箱体の内部空間は、箱体の側壁の内壁中央部を基準として、一方側に前記プランジャを収容した案内空間１６と、他方側に該案内空間と連通する収納空間１７とを有し、この収納空間に前記プランジャの進退動方向に沿うように前記作動片が配設され、さらに、前記長尺状圧電素子は、少なくとも前記収納空間１７であって、かつ前記作動片の係合部分３３と前記箱体１の内壁面との間に水平に支持された状態で配設されていることを特徴とする。そして、前記構成に於いて、長板状作動片３１は、軸部を基準として、該軸部と先端部の間の板状部位に、切欠部分（肉盗み部分）が形成されていることを特徴とする。また、箱体の後端部側の上下の壁のいずれか一方には、該壁から外方向に突出する囲い壁により配設空間１１Ａが形成され、該配設空間には長尺状圧電素子に電圧を印加する駆動部を有する基板が設けられ、かつ前記駆動部に固定リード線が接続していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
（ａ）長尺状圧電素子をプランジャの外部に位置付けたので、箱体内の内部空間を有効的に活用することができる。また、各部材を容易に組み合わせることができる。さらに、箱体の内部空間に変位量の大きい長尺状圧電素子を実装させ、該長尺状圧電素子と共働する作動片をプランジャに確実に係脱させることができる。
（ｂ）請求項２に記載の発明は、配設空間を形成する垂直隔壁の側面に駆動部を有する基板を設け、これにリード線を固定的に接続できるから、リード線が可動しない。したがって、リード線が損傷しない。
（ｃ）請求項３に記載の発明は、各部材の取付けが容易であると共に、圧電素子の自由な変形を阻害しない。
（ｄ）請求項４に記載の発明は、長尺状圧電素子の変位量が大きいので、作動片がプランジャを確実にロックする。
（ｅ）請求項５、請求項６に記載の各発明は、長尺状の圧電素子の端部を取付け対象の部材に簡単に取付けることができる。例えば箱体や作動片に対する保持・係合の確実化を図ることができる。
（ｆ）請求項７に記載の発明は、箱体が外部から直接又は間接的に衝撃や振動を受けても、作動片及び圧電素子がバランスを失ってロック方向へ変位し、その結果、ロック状態にならない。
（ｇ）特に、請求項８に記載の発明は、機械的に反るように変位可能な圧電素子が、その剛性的機能が弱い場合に於いて、軸部を基準とする作動片の左右の重み（左右の質量）のバランス化を容易に図ることができる。
（ｈ）請求項９に記載の発明は、横型箱体の長さ（例えば扉の縦框に組み込むことを前提とする横型箱体の所定長）を前提とした場合であっても、作動片をより長尺状に形成し、例えば回転バランス考慮の作動片を、箱体内にシーソ式に軸支することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図１乃至図８に示す本発明を実施するための最良の形態（第１実施例）により説明する。
【００１２】
（１）発明の実施の環境
図１は圧電アクチュエーターＸを示す概略説明図である。この圧電アクチュエーターＸは、例えば機械駆動機構における電気的制御可能なクラッチ装置に使用される。したがって、用途の一例は特許文献１と同じである。図１は箱体の手前の側壁は省略して、その内部構造を示しているが、ここでは、説明の便宜上、「正面視からの説明図（基準図）」とする。
【００１３】
（２）箱体１
箱体１は、ケース身と、このケース身に合体するケース蓋とから成る。したがって、錠箱と同様の構成である。なお、箱体１の一部の壁は開口しても良い。図１は箱体１の前後壁を基準とする縦断面の概略説明図、図４は箱体１の中央部を基準とする箱体説明図である。図１及び図４を参照にして、箱体１の各部位を説明する。
【００１４】
まず、図１に於いて、２、３は前後の壁である。前壁２の下端部側の中央部には、角形又は円形の開口４が形成されている。次に、図４に於いて、５、６は左右の側壁、７、８は上下の壁である。図１及び図４から明らかなように、本実施例の箱体１は直方体に形成されている。
【００１５】
図１を基準にして、箱体１の内部を説明する。９は後壁３寄りの部位に形成された垂直の隔壁で、この垂直隔壁９は下壁（底壁）８の内壁面から垂直状態に延在し、その上端部は上壁７の内壁面付近に至る。垂直隔壁９の上端部と上壁７の内壁面との間には、リード線用の間隙が設けられている。
【００１６】
しかして、垂直隔壁９を基準にすると、垂直隔壁９と後壁３との間には、基板及びリード線用の配設空間１１が設定されている。一方、垂直隔壁９と前壁２との間には、支持部或は支持部材、電圧素子、作動片及びプランジャ用の部品組込み空間１２が設定されている。なお、箱体１の不番の内部空間は、基板及びリード線用の配設空間１１と電圧素子、作動片、プランジャ等の部品組込み空間１２とを合わせたものであり、さらに、本実施例では、前記部品組込み空間１２は、後述する案内空間１６と収納空間１６に区分けされる。
【００１７】
そこで、図４を参照にして箱体１の内部を説明する。左右の側壁５、６の内壁中央部と内壁下端部には、プランジャ用の案内部分が突起状に合計４つ形成されている。内壁中央部の案内部分１５を基準にすると、箱体１は、一方側（図では下側）にプランジャ用の案内空間１６を有し、また、他方側（上側）に前記案内空間１６と連通する収納空間１７を有する。
【００１８】
また、下壁（底壁）８と左右の側壁５、６とが直交する左右角部の内壁には、内壁中央部の左右案内部分１５とそれぞれ対向する左右案内部分１８が設けられている。上下の左右案内部分１５、１８の断面形状は任意事項であるが、案内空間１６に収容されるプランジャを案内することができるように適宜形成されている。また、上下の左右案内部分１５、１８の間の間隙１９には、プランジャの左右一対の突起がそれぞれ遊嵌合する。
【００１９】
（３）圧電素子２１
図１で示すように、長尺状の圧電素子２１は収納空間１７側の上壁７の内面に沿って水平状態に配設されている。本実施例では、圧電素子２１は、その基端部２１ａが垂直隔壁９の上端部或いは上端部付近の上壁７の内面に固定された支持部材２０に固定され、かつ電圧信号を機械的な変位に変換する。支持部材２０は、本実施例では垂直隔壁９の上端部に固定され、かつ、水平方向に差込み溝を有する短柱である。
【００２０】
圧電素子２１は、上壁７の内面に沿って箱体１の前壁２付近まで延びている。圧電素子２１の自由端部２１ｂは、作動片３１の一側上面の先端部に設けた被係合部３４（係合溝、切欠、凹所、孔等）に常時係合している。
【００２１】
ここで、図５を参照にして、圧電素子２１の構成及び機能を説明する。圧電素子２１は、圧電体を含む多層構造の長方状の板状体であり、例えば中央板２２と、この中央板２２の両面に導電性接着層２３を介して積層される一対の長方状圧電板２４とを備えている。
【００２２】
しかして、前記中央板２２は、表面部に導電性を有する補強材であり、その材料としては、ＳＫ鋼を焼入れ処理したものが用いられている。
【００２３】
また、前記圧電板２４は、不番の圧電体と、この圧電体の両面に積層される一対の電極２５とを備えている。圧電板２４の圧電体は、電圧の印加により歪みが生じるピエゾ効果を有する材料であれば特に限定されるものではないが、例えば圧電セラミックス、高分子圧電体、単結晶圧電体等を使用する。中でも、大きな圧電効果を有し、耐久性も良好なチタン酸・ジルコン酸鉛系圧電セラミックス（ＰＺＴ）が使用されている。また、電極２５は圧電体の外縁部を除いたほぼ全面に積層され、例えば銀ペーストの印刷及び焼付けにより形成される。
【００２４】
上記の圧電素子２１には、外面側に配設される一対の電極２５と中央板２２に、例えば外部に配設した制御部２７を介して基板２６の駆動部（ドライブ）から駆動（電圧）信号が印加される。本実施例では、図１で示すように箱体１の外部から垂直隔壁９へと挿入された固定リード線２８が、前記基板２６に電気的に接続しており、後述する作動片３１を介してプランジャ４１が動いても、固定リード線２８自体は全く動かない。
【００２５】
基板２６は、この固定リード線２８を介して外側の両電極２５に正電圧及び負電圧を交互に印加する。このように正電圧を印加した場合、一方の圧電体は伸び、これに対して、他方の圧電体は縮む結果、圧電素子２１は左側又は右側の一方側に湾曲する。本実施例では、図８で示すように下方に湾曲する。このような圧電素子２１の機能を、ここでは「電圧信号を機械的な変位に変換する」と表現する。
【００２６】
また、電圧効果に関しては、前記したように、電圧板２４を両面に備えたバイモルフ構造の他に、片面のみに電圧板２４を備えたユニモルフ構造が公知事項として知られている。
【００２７】
（４）作動片３１と圧電素子２１との関係
箱体１の収納部（収納空間）１７に水平状態に配設された作動片３１は、その基端部（支軸）３２が圧電素子２１の基端部２１ａ付近に軸支され、圧電素子２１と共働する。換言すると、作動片３１は圧電素子２１に制御されて所定量回動する。
【００２８】
図６で示すように、作動片３１は、横柱状の基端部（支軸）３２と、この支軸の中央部から半径外（先端）方向へ水平状態に延びる幅広のアーム部３３と、この幅広アーム部の先端部から手首を上向きに折り曲げた状態に突出する被係合部３４とから成る。
【００２９】
しかして、前記横柱状支軸３２は、図２で示すように、箱体１の左右の側壁５、６の内壁に形成した不番の軸受けに支承されている。また、前記幅広アーム部３３はやや長杆状に形成され、その一側上面は圧電素子２１の外側電極２５に対向している。
【００３０】
また、図６で示すように、被係合部３４は、下段部分３４ａと、上段部分３４ｂを有する階段状（端面段差状）に形成され、その上段部分３４ｂの中央部には、圧電素子２１の自由端部２１ｂが差し込み係合する係合孔３５が形成されている。本実施例では、圧電素子２１の自由端部２１ｂは、前記下段部分３４ａの上面と係合孔３５の内壁上面に接触した状態で挿入係合している。付言すると、圧電素子２１の自由端部２１ｂは、段差状の被係合部３４でもって支持されていることから、圧電素子の自由な変形を阻害しない。
【００３１】
このように、圧電素子２１は、その基端部２１ａは、垂直隔壁９側に固定された支持部或は支持部材２０を介して、アーム状作動片３１の支軸３２付近に位置し、一方、基端部２１ａから上壁の内面に沿って水平状態に延在する自由端部２１ｂは、前壁２付近に位置する作動片３１の被係合部３４に差込み係合している。したがって、圧電素子の自由端部２１ｂは、常時、作動片３１の被係合部３４a、３４ｂに係合していることから、変位しても外れることはないし、また、自由に変形することができる。
【００３２】
（５）プランジャ４１とバネ部材４２
図７で示すプランジャ４１は、図１で示すように、箱体１に後退動可能に設けられ、かつ先端部が箱体の開口４から突出する。ここで、図１を基準にすると、短杆状のプランジャ４１は、箱体１の案内空間１６に水平状態に配設され、バネ部材４２の一端部を収納する収納部分４３は、常に箱体１内に位置し、一方、初期位置では、収納部分４３に連設する断面三角形状の先端部４４は、箱体１の前壁２から突出している。
【００３３】
図７は、プランジャ４１の一例を示す斜視図である。この図７を参照にすると、プランジャ４１の後端面４１ａは、外観上「吊り橋のブリッジのようにややＨ字形状」を呈しており、収納部分４３の上面には、後端面４１ａから先端部４４寄りの部位まで、作動片３１のアーム部３３が入り込む水平の係合部（係合溝）４５が形成されている。
【００３４】
また、収納部分４３の左右の外面には、一対の案内突起４６が設けられ、これらの案内突起４６は、箱体１の左右の間隙１９にそれぞれ遊嵌合すると共に、それらの先端面は箱体１の前壁２の内面に圧接する。なお、プランジャ４１の先端部４４は、本実施例では断面三角形に形成されているが、これは任意事項であり、係止機能を有する係止面と、摺接機能を有する傾斜面を平面視直角三角形にすることもできる。
【００３５】
上記構成のプランジャ４１は、バネ部材４２によって、突出方向に付勢される。また、プランジャ４１の係合部（係合溝）４５には、作動片３１の幅広アーム部（係合部分）３３が係脱する。圧電素子２１は、その自由端部２１ｂで作動片３１の係合部分３３を前記係合溝４５に係合させて、プランジャ４１をロック状態又はアンロック状態に制御する。
【００３６】
（６）主たる作用
図８は作用の一例を示す。図８では、圧電アクチュエーターＸの箱体１の前壁２と対向する可動体Ｙが存在していることを前提としている。もちろん、Ｙが固定側であって、圧電アクチュエーターＸの箱体１が可動側であっても良い。
【００３７】
図１は、非通電時、つまり、アンロック状態の場合である。これに対して、図８は、通電時、つまり、ロック状態の場合である。ここでは、図１と図８とを比較して、本発明の主たる作用について説明する。
【００３８】
図１の非通電状態に於いて、今仮に、基板２６から圧電素子２１に電圧が印加される(駆動信号が与えられる)と、圧電素子２１は、電圧信号を機械的な変位に変換して、その自由端部（係合端部）２１ｂ側が下方に湾曲状に変位する。
【００３９】
そうすると、作動片３１は、圧電素子２１の自由端部２１ｂで制御されることから、支軸３２を支点にして時計方向に所定量回転する。その結果、プランジャ４１の係合溝４５に作動片３１のアーム部（係合部分）３３が係合する。したがって、プランジャ４１は箱体１内に後退することができず、通電時、ロック状態となる。
【００４０】
これに対して、基板２６が圧電素子２１に対して非通電の信号を与えると（非通電状態）、付言すると、通電が切れると、圧電素子２１は初期状態に戻ることから、作動片３１は圧電素子２１の自由端部２１ｂで引き戻され、支軸３２を支点にして反時計方向に所定量回転する。その結果、プランジャ４１は作動片３１の拘束部分（アーム部分）３３から解放される。したがって、非通電時、アンロック状態となる。なお、特に図示しないが、作動片３１はバネ部材４２のバネ力に抗して後退可能である。
【実施例】
【００４１】
次に、本発明の第２実施例及び第３実施例を説明する。なお、これらの実施例の説明に当たって、第１実施例と同一の部分には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。また、第３実施例の説明に当たって、その圧電素子２１は、第２実施例の圧電素子２１と同一なので、説明の便宜上、第２実施例と同一の図面及び符号を用いて詳細説明を割愛する。
【００４２】
図９乃至図１５は第２実施例の各説明図である。この第２実施例の圧電アクチュエーターＸも、「箱体１は、左右の側壁５、６の内壁中央部を基準として、一方側にプランジャ４１を収容した案内空間１６を有し、また、他方側に前記案内空間と連通する収納空間１７を有し、この収納空間にプランジャの係合部（例えば係合溝）４５に沿うようにアーム状作動片３１が配設され、さらに、圧電素子２１は、プランジャ４１の外部に位置している構成」は同一である。したがって、第２実施例の特徴部分（中核）は、第１実施例と同一である。
【００４３】
一方、第２実施例の圧電アクチュエーターＸに於いて、第１実施例と主に異なる点は、（ａ）箱体１の内部の構造、（ｂ）圧電素子２１の構造である。なお、作動片３１の先端部、プランジャ４１と箱体１との案内部分の構造に関しても若干の相違があるが、細部的事項なので、説明を割愛する。以下、（ａ）と（ｂ）の相違点について説明する。
【００４４】
（ａ）箱体１の内部の構造
箱体１の内部の構造に関しては、主に二つの相違点がある。第１点は、図９で示すように、基板２６及び固定リード線２８を配設した配設空間１１の上部に後壁３と直交する水平隔壁９Ａを設け、この水平隔壁９Ａの先端部上面と上壁７の内面との間に垂直状態の支持部材（例えば支持突起）２０を設けたことである。これらの支持突起２０は、所定幅の圧電素子２１が左右に揺れないように、例えば箱体１の内部の左右内壁に対向状態に設けられている。なお、支持突起２０にすることは、本発明の本質的事項ではない。
【００４５】
第２点は、図１０で示すように、箱体１の作動片３１の先端部（係合部）３４側の内壁面に、圧電素子２１を構成する第１圧電素子２１Ａの基端部２１ａを支持する支持部１０、１３を複数個設け、これらの支持部１０、１３に第１圧電素子２１Ａの基端部２１ａに設けた第１係合板４０を差込み固定したことである。
【００４６】
しかして、前記支持部１０、１３は、図１４で示すように、側壁の内壁面上部に設けられた杆状の支持部１０と、該支持部１０の上面前後に所定間隔を有してやや段差状に架設された前後一対の支持部１３とから成っている。したがって、水平支持部１０の上面及び支持部１３の下面は、第１圧電素子２１Ａの基端部を固定的に支持する役割を果たす。
【００４７】
（ｂ）圧電素子２１の構造
圧電素子２１の構造に関しては、幾つかの相違点がある。第１点は、図９で示すように、第１実施例のそれよりも長く形成され、しかも、圧電素子２１の第１圧電素子２１Ａの基端部２１ａは、箱体１の作動片３１の先端部（係合部）３４側の内壁面の支持部１０、１３に固定的に挟着支持されていることである。
【００４８】
すなわち、圧電素子２１の上側の基端部２１ａは、駆動制御部用の垂直隔壁９よりも前方側に位置する複数個の支持部１０、１３に支持され、一方、圧電素子２１の下方の自由端部２１ｂは、前記基端部２１ａと同様に前壁２の内壁面付近まで至っている。このように、圧電素子２１の長さについては、箱体１の収納空間１７を最大限有効に活用し、変位量を大きく取れるように工夫をしている。
【００４９】
第２点は、圧電素子２１を二重構造体２１Ａ、２１Ｂにしたことである。そして、二重構造体２１Ａ、２１Ｂの各端部２１ａ、２１ｂに第１係合板４０と、第２係合板４７とをそれぞれ別個に固定した点が新規な加味事項である。
【００５０】
圧電素子２１を二重構造体にした理由は、変位量を大きく取れるようにするためであり、例えば第１実施例の圧電素子２１と比較すると、二倍以上の変位量を取得することができる。また、例えば自由端部２１ｂに係合孔４８を有する第２係合板４７を設けた理由は、圧電素子２１の大きな変位量を考慮して、作動片３１の先端部（係合部）３４の係合関係を確実にするためである。
【００５１】
ここで、図１２及び図１３を参照にして、圧電素子２１を簡単に説明する。なお、図１３は圧電素子２１を裏返した斜視図である。図１２を基準にすると、符号２１Ａは第１圧電素子、符号２１Ｂは第２圧電素子である。第１圧電素子２１Ａ及び第２圧電素子２１Ｂの一端部２１ｃは一体的に結合（接合）している。これに対して、第１圧電素子２１Ａの基端部２１ａと第２圧電素子２１Ｂの自由端部２１ｂは、重合的である。
【００５２】
しかして、第２圧電素子２１Ｂは、第１圧電素子２１Ａに対して自由端部側から外拡変位状態に分離可能である。
【００５３】
図１２では、外観上、第１圧電素子２１Ａ及び第２圧電素子２１Ｂは互いに接合する内側長尺板と、これらの内側長尺板の外面にそれぞれ重なる外側長尺板とを有しているように見え、前記内側長尺板は外側長尺板の前後の両端部からそれぞれ突出している。
【００５４】
そして、第１圧電素子２１Ａの内側長尺板の基端部２１ａ側の突出端部に金属製の第１係合板４０が延在するように設けられ、一方、第２圧電素子２１Ｂの内側長尺板の自由端部２１ｂ側の突出端部に金属製の第２係合板４７が延在するように設けられている。
【００５５】
しかして、前記第１係合板４０は、図１０で示すように、左右一位の支持部１０、１３にその突出端部４０ａが挟持状態に支持され、一方、前記第２係合板４７は、垂直の係合板部４７ａの上部に長孔状の係合孔４８が形成され、この係合孔４８に作動片３１の先端部（係合部）３４が差込み係合する。
【００５６】
そして、第２係合板４７は、作動片３１の先端部の下方角部がプランジャ４１の係合部（係合溝、切欠部など）４５に係合する範囲内で外拡変位可能である。図９は非通電状態、一方、図１５は通電状態をそれぞれ概略的に示している。
【００５７】
このように、本実施例の圧電素子２１は、第１圧電素子２１Ａと該第１圧電素子の一端部（結合端部）にその一端部（可動の結合端部）２１ｃが結合すると共に、基端部２１ａと重なり合う自由端部２１ｂ側から外拡変位可能な第２圧電素子２１Ｂとを有し、前記第１圧電素子２１Ａの基端部２１ａは箱体側の支持部１０、１３に挟着状態に支持され、一方、前記一端部２１ｃから前記基端部２１ａ側に延在する第２圧電素子片の自由端部２１ｂは、作動片３１の先端部の被係合部或いは係合部３４と常時係合している。それ故に、第２実施例は、例えば変位量を大きく取れるという利点がある。
【００５８】
図１６乃至図２１は第３実施例の各説明図である。この第３実施例の圧電アクチュエーターＸも、「箱体１は、左右の側壁５、６の内壁中央部を基準として、一方側にプランジャ４１を収容した案内空間１６を有し、また、他方側に前記案内空間と連通する収納空間１７を有し、この収納空間にプランジャの係合部（例えば係合溝）４５に沿うように幅広アーム状の作動片３１が水平状態配設され、さらに、圧電素子２１は、プランジャ４１の外部に位置している構成」は同一である。付言すると、第３実施例の圧電アクチュエーターＸも、第１実施例と同様に、「箱体１の内部空間に、プランジャ４１と、このプランジャの先端部が箱体１の開口４から突出するように該プランジャを常時付勢するバネ部材４２と、その後端部側が箱体１に軸支されていると共に、先端部が長尺状の圧電素子２１の自由端部２１ｂに連結され、かつ電圧信号を機械的な変位に変換する該長尺状圧電素子の制御によって前記プランジャの係合部４５に係脱し得る係合部分３３を有する作動片３１とをそれぞれ組み込んだ構成であって、前記箱体の内部空間は、箱体の側壁の内壁中央部を基準として、一方側に前記プランジャを収容した案内空間１６と、他方側に該案内空間と連通する収納空間１７とを有し、この収納空間に前記プランジャの進退動方向に沿うように前記作動片が配設され、さらに、前記長尺状圧電素子は、少なくとも前記収納空間１７であって、かつ前記作動片の係合部分３３と前記箱体１の内壁面との間に水平に支持された状態で配設されている点」は同一である。
【００５９】
但し、この第３実施例は、先の出願（国内優先権主張の基礎出願）に記載の第１実施例や優先権主張の第２実施例の各作動片３１は、それぞれ横柱状の基端部（支軸）３２が箱体１に軸支された「いわゆる俯仰方式」であることから、例えば地震等により箱体１に外部から衝撃や振動が加わると、長尺状の圧電素子２１の剛性機能の強弱如何によっては、作動片３１の重みで水平バランスを失い、その結果、圧電アクチュエーターＸがロック状態になる恐れあるという問題点を有しているので、このような問題点を解消するために、作動片３１を箱体１内に「いわゆるシーソ式」に軸支した点が異なる（図１６参照）。
【００６０】
そこで、図１７はシーソ式作動片３１の一例を示す。図１７で示すシーソ式作動片３１は、その先端部に長尺状の圧電素子２１の自由端部が差込み係合する突起状の被係合部３４を有する点は第１実施例のそれと同一であるが、（ａ）軸部としての基端部３２と被係合部３４としての先端部との間に相当する幅広アーム部３３が板状部位となっている点、つまり、作動片３１は幅広アーム状というよりは、むしろ長板状に形成されている点、（ｂ）また前記板状部位３３に肉盗み部分に相当する切欠部分５１が形成されている点、（ｃ）さらに軸部としての基端部３２を基準として、後端部にバランス用の錘部分５２が連設形成されている点がそれぞれ異なる。
【００６１】
第３実施例のシーソ式作動片３１の形態が、軸部としての基端部３２を基準として、アーム部（係合部分）３３が板状部位となっていることから、図１８で示すように、（ｄ）プランジャ４１の係合部４５の形態も若干設計変更している。すなわち、第１実施例のプランジャ４１の係合部４５は凹所状の係合溝であるのに対して、第３実施例の係合部４５は、プランジャ４１の一側上面が、端面４１ａから先端部４４に向かって所定量水平状態にカットされた切欠部分となっている。
【００６２】
さらに、（ｅ）箱体１の内部空間、シーソ式作動片３１用の軸受けの位置等も若干設計変更している。すなわち、箱体１の内部空間は第２実施例と略同一構成であり、また、シーソ式作動片３１用の軸受け５３が、シーソ式作動片３１の錘部分５２の長さを考慮して、垂直隔壁９よりも多少前方に設けられている。なお、（ｆ）第３実施例の箱体１は、上下の壁７、８の各先端部及び後壁に取付け穴を有する取付け部５４が突出形成されている。
【００６３】
ところで、図２０（図１２と同一）は第３実施例の長尺状圧電素子２１を示すものであるが、この長尺状圧電素子２１は、第２実施例の長尺状圧電素子２１と同一構成なので、前述したように、便宜上、第２実施例の説明を援用する。また図２１は、第３実施例の作用を示す概略説明図であるが、該作用の説明も、第１実施例及び第２実施例の説明を援用する。
【００６４】
さらに、図２２は第３実施例のシーソ式作動片３１用の錘部分５２の長さは、長尺状の圧電素子２１の剛性機能の強弱を考慮して任意に設定できることを念のために示したものである。さらに、図２３は、例えば図２２で示したような長尺状のシーソ式作動片３１を箱体１に軸支する場合には、箱体１の配設空間１１Ａの位置へ変えても良い旨の概略説明図である。この図２３で示した箱体１は、箱体の後端部側の上下の壁のいずれか一方（例えば上壁７）には、該壁から外方向に突出する囲い壁５５により配設空間１１Ａが形成され、該配設空間１１Ａには長尺状圧電素子に電圧を印加する駆動部を有する基板２６が設けられ、かつ前記駆動部に固定リード線２８が接続している。
【００６５】
なお、本発明の圧電アクチュエーターＸの用途は、電気的制御用のクラッチ機構に限定されるものではなく、建具用のラッチ機構やロック機構に用いることができる。圧電アクチュエーターＸを建具に用いる場合には、上下方向に移動するシャッターや可動障子、水平方向に回転する扉に装着することができる。また、本実施例では、基板２６に少なくとも駆動部を設けたが、駆動部と共に制御部２７を設けても良いことはもちろんである。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、主に建具や錠前の業界で利用される。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
図１乃至図８は本発明の最良の実施例（第１実施例）を示す各説明図。図９乃至図１５は本発明の最良の実施例（第２実施例）を示す各説明図。図１６乃至図２１は本発明の最良の実施例（第３実施例）を示す各説明図。
【図１】第１実施例の圧電アクチュエーターＸの概略説明図（基準図）。
【図２】図１のＡ−Ａ線概略断面説明図。
【図３】図１のＢ−Ｂ線概略断面説明図。
【図４】箱体の説明図。
【図５】圧電素子の構成を示す概略説明図。
【図６】作動片の斜視図。
【図７】プランジャの斜視図。
【図８】図１に基づく作用の説明図。
【図９】第２実施例の圧電アクチュエーターＸの概略説明図（基準図）。
【図１０】図９の１０−１０線概略断面説明図。
【図１１】図９の１１−１１線概略断面説明図。
【図１２】圧電素子の斜視図。
【図１３】図１２に於いて、圧電素子を裏返した斜視図。
【図１４】箱体の支持部と圧電素子の第１係合板との関係を示す概略説明図。
【図１５】図９に基づく作用の説明図（通電状態）。
【図１６】第３実施例の圧電アクチュエーターＸの概略説明図（基準図）。
【図１７】作動片の斜視図。
【図１８】プランジャの斜視図。
【図１９】箱体の概略説明図。
【図２０】圧電素子の斜視図。
【図２１】図１６に基づく作用の説明図（通電状態）。
【図２２】第３実施例の作動片の設計変更例を示す斜視図。
【図２３】第３実施例の箱体の設計変更例を示す概略説明図。
【符号の説明】
【００６８】
Ｘ…圧電アクチュエーター、Ｙ…可動側（又は固定側）、１…箱体、２…前壁、３…後壁、４…開口、５、６…左右の側壁、７…上壁、８…下壁（底壁）、９…垂直隔壁、１１、１１Ａ…配設空間、１２…部品組込み空間、１５…案内部分、１６…案内空間、１７…収納空間、１５、１８…左右案内部分、１９…間隙、２１…圧電素子、２０…支持部材、２１ａ…基端部、２１ｂ…自由端部、２６…基板(駆動部を有する)、２７…制御部、２８…リード線、３１…作動片、３２…基端部（支軸）、３３…アーム部或は板状部位（係合部分）、３４…被係合部、３５…係合孔、４１…プランジャ、４１ａ…後端面、４２…バネ部材、４３…収納部分、４４…先端部、４５…係合部（係合溝、切欠部分）４６…案内突起、２１Ａ…第１圧電素子、２１Ｂ…第２圧電素子、９Ａ…水平隔壁、１０、１３…支持部、４０…第１係合板、４０ａ…突出端部、４７…第２係合板、４７ａ…垂直係合板部、４８…係合孔、５１…切欠部分、５２…錘部分、５３…軸受け、５４…取付け部、５５…囲い壁。
【図１】
0005148356.tif 000002
【図２】
0005148356.tif 000003
【図３】
0005148356.tif 000004
【図４】
0005148356.tif 000005
【図５】
0005148356.tif 000006
【図６】
0005148356.tif 000007
【図７】
0005148356.tif 000008
【図８】
0005148356.tif 000009
【図９】
0005148356.tif 000010
【図１０】
0005148356.tif 000011
【図１１】
0005148356.tif 000012
【図１２】
0005148356.tif 000013
【図１３】
0005148356.tif 000014
【図１４】
0005148356.tif 000015
【図１５】
0005148356.tif 000016
【図１６】
0005148356.tif 000017
【図１７】
0005148356.tif 000018
【図１８】
0005148356.tif 000019
【図１９】
0005148356.tif 000020
【図２０】
0005148356.tif 000021
【図２１】
0005148356.tif 000022
【図２２】
0005148356.tif 000023
【図２３】
0005148356.tif 000024