(57)【要約】【課題】極めて簡易な構成で、移動対象物を移動させることができる振動駆動装置を提供する。【解決手段】移動方向に対して対称で当該移動方向に沿って徐々に拡幅されるガイド部１６ａを有する移動対象物１６と、ガイド部１６ａに圧接して移動方向に対して直交する方向にガイド部１６ａを付勢するコイルばね１３と、移動方向に対してガイド部１６ａ及びコイルばね１３の圧接位置と対称となる位置でガイド部１６ａに当接して移動方向に対して直交する方向に振動する圧電体１１とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動方向に対して対称で当該移動方向に沿って徐々に拡幅されるガイド部を有する移動対象物と、
前記ガイド部に圧接して、前記移動方向に対して直交する方向に前記ガイド部を付勢する弾性部材と、
前記移動方向に対して前記ガイド部及び前記弾性部材の圧接位置と対称となる位置で前記ガイド部に当接して、前記移動方向に対して直交する方向に振動する振動部材とを備えたことを特徴とする振動駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の振動駆動装置において、
前記ガイド部並びに該ガイド部を挟持する前記弾性部材及び前記振動部材の組を複数組備えたことを特徴とする振動駆動装置。
【請求項３】
請求項１に記載の振動駆動装置において、
前記ガイド部並びに該ガイド部を挟持する前記弾性部材及び前記振動部材の組を複数組備え、
前記複数組の前記弾性部材及び前記振動部材を支持するベース部材と、
前記ベース部材に対し前記移動対象物を傾動自在に連結するジョイント部材とを備えたことを特徴とする振動駆動装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の振動駆動装置において、
前記振動部材の振動周波数を変更制御する周波数変更制御手段を備えたことを特徴とする振動駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動によって移動対象物を移動駆動する振動駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、移動対象物を移動駆動する駆動装置として種々のものが提案されている（例えば特許文献１〜３など）。これらの駆動装置は、移動対象物（ミラー）に機械的に連結された電動モータを駆動することで移動対象物を移動（回転を含む）させるものである。そして、移動対象物を移動させる方向の自由度に合わせて、複数の電動モータやそれぞれの駆動力を移動対象物に伝達するための適宜の機構を配設することも提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１５１０２０号公報
【特許文献２】特開２０１０−１１１３１２号公報
【特許文献３】特開２０１０−１１６０１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、これらの駆動装置では、移動対象物を移動させるために電動モータ及びその駆動力を移動対象物に伝達するための機構が必要であるため、部品点数の増加及び装置全体としての大型化を余儀なくされている。特に、移動対象物を複数方向に移動させる多機能型の装置に適用する場合には、部品点数の増加等が一層顕著となる。
【０００５】
また、例えば移動対象物に外力が作用するなどして、電動モータの回転軸と伝達機構との連結部分に位置ずれが生じた場合には、電動モータの駆動力が伝達機構に円滑に伝達できなくなって、移動対象物の円滑な動作が損なわれる可能性がある。
【０００６】
本発明の目的は、極めて簡易な構成で、移動対象物を移動させることができる振動駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、移動方向に対して対称で当該移動方向に沿って徐々に拡幅されるガイド部を有する移動対象物と、前記ガイド部に圧接して、前記移動方向に対して直交する方向に前記ガイド部を付勢する弾性部材と、前記移動方向に対して前記ガイド部及び前記弾性部材の圧接位置と対称となる位置で前記ガイド部に当接して、前記移動方向に対して直交する方向に振動する振動部材とを備えたことを要旨とする。
【０００８】
同構成によれば、例えば前記振動部材の振動停止状態では、前記移動方向に対して対称となるように前記ガイド部に圧接又は当接する前記弾性部材及び前記振動部材により前記ガイド部が挟持されることで、それらの間の摩擦力で前記移動対象物の位置が保持される。この状態で、前記振動部材の振動に伴い該振動部材が前記ガイド部側に伸長されると、該ガイド部は、前記振動部材により斜めに押されることで、前記振動部材との当接位置を前記ガイド部の縮幅側に摺動させつつ、前記弾性部材との圧接位置を支点に回動する。このとき、前記弾性部材は、前記振動部材の伸長に合わせて前記ガイド部から離隔する側に短縮される。続いて、前記振動部材の振動に伴い該振動部材が前記ガイド部から離隔する側に短縮されると、該ガイド部は、前記弾性部材により斜めに押されることで、該弾性部材との圧接位置を前記ガイド部の縮幅側に摺動させつつ、前記振動部材との当接位置を支点に回動する。以上により、前記移動対象物は、前記ガイド部における前記弾性部材との圧接位置及び前記振動部材との当接位置を前記ガイド部の縮幅側に移動させる態様で（即ちガイド部をその拡幅側に移動させる態様で）、これら弾性部材及び振動部材に対し相対移動する。また、上記した動作を繰り返すことで、前記移動対象物と、前記弾性部材及び前記振動部材との相対移動量が漸増される。このように、前記移動対象物の前記ガイド部と、該ガイド部を挟持する前記弾性部材及び前記振動部材とからなる極めて簡易な構成で、前記移動対象物を移動させることができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の振動駆動装置において、前記ガイド部並びに該ガイド部を挟持する前記弾性部材及び前記振動部材の組を複数組備えたことを要旨とする。
【００１０】
同構成によれば、例えば前記複数組の前記ガイド部の縮幅側が同一方向に設定されている場合、前記複数組の前記振動部材を同期させて振動させることで、前記移動対象物を移動させるための駆動力を増加させることができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の振動駆動装置において、前記ガイド部並びに該ガイド部を挟持する前記弾性部材及び前記振動部材の組を複数組備え、前記複数組の前記弾性部材及び前記振動部材を支持するベース部材と、前記ベース部材に対し前記移動対象物を傾動自在に連結するジョイント部材とを備えたことを要旨とする。
【００１２】
同構成によれば、例えば前記複数組の前記振動部材の全ての振動停止状態では、前記移動対象物は、前記ジョイント部材によって決定される角度で前記ベース部材に対して保持される。そして、前記複数組の前記ガイド部の全ては、前記角度に合わせて配置される。この状態で、前記複数組の前記振動部材のいずれかを振動させると、これに伴って当該振動部材に当接する前記ガイド部がその拡幅側に移動することで、当該ガイド部の移動に合わせて前記ベース部材に対し前記移動対象物が傾動する。この場合、前記複数組のうちの振動していない前記振動部材に当接する前記ガイド部は、前記ベース部材に対する前記移動対象物の傾動に合わせ、当該ガイド部に圧接する前記弾性部材の付勢力に抗して縮幅側、即ち前記弾性部材及び前記振動部材間を広げる側に移動する。以上により、前記移動対象物は、前記複数組の前記振動部材の選択的な駆動によって、前記ジョイント部材周りに前記ベース部材に対して自由な角度で傾動可能となる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の振動駆動装置において、前記振動部材の振動周波数を変更制御する周波数変更制御手段を備えたことを要旨とする。
【００１４】
前記振動部材の振動周波数を増減することで、前記ガイド部の拡幅側への移動速度を増減できることが確認されている。同構成によれば、前記周波数変更制御手段により前記振動部材の振動周波数を変更することで、前記ガイド部の拡幅側への移動速度を変更することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、極めて簡易な構成で、移動対象物を移動させることができる振動駆動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す模式図。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、同実施形態の動作を示す説明図。
【図３】本発明の第２の実施形態を示す断面図。
【図４】（ａ）（ｂ）は、同実施形態を模式的に示す平面図及び背面図。
【図５】同実施形態の動作を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（第１の実施形態）
図１を参照して本発明の第１の実施形態について説明する。同図１に示すように、ベース部材に一端が固定されて図１における上下方向に延設される振動部材としての圧電体１１の他端には、略半球状の保持部材１２が固着されている。圧電体１１は、例えばマイコンを主体に構成された制御回路１５と電気的に接続されており、該制御回路１５により駆動制御されることでその延在方向に振動する。本実施形態では、圧電体１１の振動周波数として、可聴域から外れる超音波の周波数が採用されている。また、圧電体１１に対し図１における上下方向に対向配置されて当該方向に延設される弾性部材としてのコイルばね１３の他端には、略半球状の保持部材１４が固着されている。コイルばね１３は、圧電体１１に向かう側の付勢力を発生する。
【００１８】
圧電体１１及びコイルばね１３間に配置されて移動方向（図１における左右方向）に延設される移動対象物１６は、当該移動方向に対して対称で当該移動方向に沿って徐々に拡幅される円錐状のガイド部１６ａからなる。つまり、ガイド部１６ａは、前記移動方向を含む一の平面（図１において紙面に直交する方向に広がる平面）Ｐに対して面対称となるように成形されている。ガイド部１６ａは、保持部材１２を介して圧電体１１に当接されて、前記移動方向に対して直交する方向に振動させられるとともに、保持部材１４を介してコイルばね１３に圧接されて、前記移動方向に対して直交する圧電体１１側の方向に付勢される。なお、ガイド部１６ａ及び圧電体１１の当接位置と、ガイド部１６ａ及びコイルばね１３の圧接位置とは、前記移動方向に対して対称となるように配置されている。
【００１９】
次に、本実施形態の動作について説明する。
図２（ａ）に示すように、例えば圧電体１１の振動停止状態では、前記移動方向に対して対称となるようにガイド部１６ａに圧接又は当接するコイルばね１３及び圧電体１１によりガイド部１６ａが挟持されることで、それらの間の摩擦力で移動対象物１６の位置が保持される。この状態で、図２（ｂ）に示すように、圧電体１１の振動に伴い該圧電体１１がガイド部１６ａ側に伸長されると、該ガイド部１６ａは、圧電体１１により斜めに押されることで、圧電体１１との当接位置をガイド部１６ａの縮幅側に摺動させつつ、コイルばね１３との圧接位置を支点に僅かに回動する。このとき、コイルばね１３は、圧電体１１の伸長に合わせてガイド部１６ａから離隔する側に短縮される。続いて、図２（ｃ）に示すように、圧電体１１の振動に伴い該圧電体１１がガイド部１６ａから離隔する側に短縮されて元位置へと復帰されると、該ガイド部１６ａは、コイルばね１３により斜めに押されることで、該コイルばね１３との圧接位置をガイド部１６ａの縮幅側に摺動させつつ、圧電体１１との当接位置を支点に僅かに回動する。以上により、図２（ｄ）に示すように、移動対象物１６は、ガイド部１６ａにおけるコイルばね１３との圧接位置及び圧電体１１との当接位置をガイド部１６ａの縮幅側に移動させる態様で（即ちガイド部１６ａをその拡幅側に移動させる態様で）、これらコイルばね１３及び圧電体１１に対し相対移動する。つまり、圧電体１１の振動に伴う変位量に応じてガイド部１６ａを摺動させるとともに、コイルばね１３の付勢力により圧電体１１の微細な変位量を取り出すことで、移動対象物１６を移動駆動する構成となっている。また、上記した動作を繰り返すことで、移動対象物１６と、コイルばね１３及び圧電体１１との相対移動量が漸増される。
【００２０】
以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）本実施形態では、移動対象物１６のガイド部１６ａと、該ガイド部１６ａを挟持するコイルばね１３及び圧電体１１とからなる極めて簡易な構成で、移動対象物１６を移動させることができる。
【００２１】
（２）本実施形態では、圧電体１１を超音波の振動周波数で振動させることで、静音化を図ることができる。また、圧電体１１を比較的周波数の高い超音波で駆動することで、移動対象物１６の移動速度を好適に確保することができる。
【００２２】
（３）本実施形態では、移動対象物１６を移動させるための電動モータやその駆動力を移動対象物１６に伝達するためのギヤなどの機構を割愛できるため、例えば移動対象物１６に外力が作用した際に電動モータの駆動力が伝達機構に円滑に伝達できなくなるといった問題を解消することができる。
【００２３】
（４）本実施形態では、移動方向に対するガイド部１６ａの傾斜角度を調整することで、圧電体１１の振動に伴うガイド部１６ａ（移動対象物１６）の移動精度を変更することができる。すなわち、移動方向に対するガイド部１６ａの傾斜角度を緩めることで前記移動精度を向上することができ、反対に、傾斜角度を急にすることで前記移動精度を低下することができる。このように、ガイド部１６ａのみの極めて簡易且つ小型な形状で、前記移動精度を変更することができる。
【００２４】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について説明する。なお、第２の実施形態は、本発明を車両のドアミラーに適用した構成であるため、前記第１の実施形態と同様の構成については同一の符号を付してその説明を一部省略する。
【００２５】
図３に示すように、車両ボディに連結されるベース部材としての椀状のミラー本体２１には、上下方向に延在する柱状のステー２２が内蔵されるとともに、該ステー２２の先端部には、ミラー本体２１の開口側に開口する部分球状の受け皿２３が形成されている。また、ミラー本体２１に収容されて外側に露出する移動対象物としての平板状のミラー２４には、受け皿２３に対し三次元方向に回動自在に嵌着されるボール部２５が突設されている。受け皿２３及びボール部２５は、ジョイント部材２６を構成する。従って、ミラー２４は、ジョイント部材２６の回動範囲内でステー２２（ミラー本体２１）に対し傾動自在に連結されている。
【００２６】
図４（ａ）（ｂ）に示すように、幅方向でジョイント部材２６の一側（図示左側）に隣接してミラー本体２１内に立設された四角柱状の固定部２７には、当該幅方向一側の端面の上下方向中間部に一端が固定された振動部材としての圧電体３１が幅方向一側に延設されている。また、固定部２７には、幅方向他側（図示右側）の端面の上部及び下部に一端がそれぞれ固定された対の弾性部材としてのコイルばね３２，３３が幅方向他側に延設されている。
【００２７】
同様に、幅方向でジョイント部材２６の他側（図示右側）に隣接してミラー本体２１内に立設された四角柱状の固定部２８には、幅方向一側（図示左側）の端面の幅方向において両コイルばね３２，３３に対向する上部及び下部に一端がそれぞれ固定された対の振動部材としての圧電体３４，３５が幅方向一側に延設されている。また、固定部２８には、幅方向他側（図示右側）の端面の上下方向中間部に一端が固定された弾性部材としてのコイルばね３６が幅方向他側に延設されている。
【００２８】
さらに、ミラー本体２１の幅方向一側（図示左側）の内壁面には、幅方向において圧電体３１に対向する上下方向中間部に一端が固定された弾性部材としてのコイルばね３７が幅方向他側に延設されている。また、ミラー本体２１の幅方向他側（図示右側）の内壁面には、幅方向においてコイルばね３６に対向する上下方向中間部に一端が固定された振動部材としての圧電体３８が幅方向一側に延設されている。
【００２９】
なお、本実施形態の圧電体３１，３４，３５，３８も、前記制御回路１５と電気的に接続されており、該制御回路１５により駆動制御されて超音波の振動周波数で各々の延在方向に振動する。
【００３０】
そして、ミラー２４には、圧電体３１，３４，３５，３８及びコイルばね３７，３２，３３，３６間に配置されて移動方向（図４（ａ）における上下方向）に対して対称で当該移動方向に沿って徐々に拡幅される円錐状の４つのガイド部３９が突設されている。各ガイド部３９は、該当の圧電体３１，３４，３５，３８及びコイルばね３７，３２，３３，３６間に前記保持部材１２，１４を介して挟持されている。各ガイド部３９が、その当接する圧電体３１，３４，３５，３８の振動に伴って拡幅側に移動することは前記第１の実施形態と同様である。つまり、ミラー２４は、圧電体３１、コイルばね３７及びこれらに挟持されるガイド部３９、圧電体３４、コイルばね３２及びこれらに挟持されるガイド部３９、圧電体３５、コイルばね３３及びこれらに挟持されるガイド部３９、圧電体３８、コイルばね３６及びこれらに挟持されるガイド部３９の各々を１組とする合計４組で移動駆動される。
【００３１】
次に、本実施形態の動作について説明する。なお、ジョイント部材２６におけるミラー２４の保持力は、全てのコイルばね３７，３２，３３，３６の合計の付勢力よりも大きくなるように設定されている。これにより、全ての圧電体３１，３４，３５，３８の振動停止中に、ミラー２４がコイルばね３７，３２，３３，３６に付勢されてジョイント部材２６周りに無秩序に傾動することが回避される。また、いずれか一つの圧電体３１，３４，３５，３８の振動に伴う該当のガイド部３９の移動駆動力は、全てのコイルばね３７，３２，３３，３６（ただし、振動する該当の圧電体と対をなすコイルばねを除く）の合計の付勢力よりも大きくなるように設定されている。これにより、いずれか一つの圧電体３１，３４，３５，３８が振動する際に、全てのコイルばね３７，３２，３３，３６の付勢力に抗して、該当のガイド部３９の移動とこれに連動するミラー２４のジョイント部材２６周りの傾動が可能となり、該ガイド部３９の移動量に合わせてミラー２４の角度が三次元的に調整される。
【００３２】
図４（ａ）に示すように、例えば複数組の圧電体３１，３４，３５，３８の全ての振動停止状態では、ミラー２４は、ジョイント部材２６によって決定される角度でミラー本体２１に対して保持される。そして、複数組のガイド部３９の全ては、前記角度に合わせて配置される。この状態で、図５に示すように、例えば図示右側に配置される組の圧電体３８を振動させると、これに伴って当該圧電体３８に当接するガイド部３９がその拡幅側に移動することで、当該ガイド部３９の移動に合わせてミラー本体２１に対しミラー２４が傾動する。この場合、例えば振動していない図示左側に配置される組の圧電体３１に当接するガイド部３９は、ミラー本体２１に対するミラー２４の傾動に合わせ、当該ガイド部３９に圧接するコイルばね３７の付勢力に抗して縮幅側、即ちコイルばね３７及び圧電体３１間を広げる側に移動する。
【００３３】
このように、いずれか一つの圧電体３１，３４，３５，３８が振動すると、全てのコイルばね３７，３２，３３，３６（振動する該当の圧電体と対をなすコイルばねを除く）の付勢力に抗して該当のガイド部３９が移動することで、これに連動してミラー２４がジョイント部材２６周りに傾動し、該ガイド部３９の移動量に合わせてミラー２４の角度が三次元的に調整される。従って、ミラー２４は、複数組の圧電体３１，３４，３５，３８の選択的な駆動によって、ジョイント部材２６の回動範囲内でミラー本体２１に対して自由な角度で傾動可能となる。
【００３４】
以上詳述したように、本実施形態によれば、前記第１の実施形態の効果に加えて以下に示す効果が得られるようになる。
（１）本実施形態では、複数組の圧電体３１，３４，３５，３８の全ての振動を停止させることで、ミラー２４をジョイント部材２６によって決定される角度でミラー本体２１に対して保持することができる。また、複数組の圧電体３１，３４，３５，３８の選択的な駆動によって、ミラー２４をジョイント部材２６周りにミラー本体２１に対して自由な角度で傾動させることができる。
【００３５】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・前記第２の実施形態において、圧電体３１，３４，３５，３８のいずれか複数を同時に振動させて、ミラー２４をジョイント部材２６周りにミラー本体２１に対して斜め方向に傾動させてもよい。
【００３６】
・前記第２の実施形態において、ジョイント部材２６として適宜の自在継手を採用してもよい。
・前記各実施形態において、制御回路１５により圧電体１１，３１，３４，３５，３８の振動周波数を変更制御してもよい（周波数変更制御手段）。このように変更することで、ガイド部１６ａ，３９の拡幅側への移動速度を変更することができる。すなわち、圧電体１１，３１，３４，３５，３８の振動周波数を増加することでガイド部１６ａ，３９の拡幅側への移動速度を増加することができ、反対に圧電体１１，３１，３４，３５，３８の振動周波数を減少することでガイド部１６ａ，３９の拡幅側への移動速度を減少することができる。
【００３７】
・前記各実施形態において、角錐状や円錐台状、角錐台状のガイド部を採用してもよい。あるいは、移動対象物の移動方向に沿って拡幅される三角柱状やその一部からなるガイド部を採用してもよい。
【００３８】
・前記各実施形態において、弾性部材としてゴムや板ばねを採用してもよい。
・前記各実施形態において、振動部材として、給電に伴って振動源となりうる高分子材料や形状記憶合金などを採用してもよい。
【００３９】
・ガイド部並びに該ガイド部を挟持する弾性部材及び振動部材の組を複数組備えた振動駆動装置であってもよい。例えば複数組のガイド部の縮幅側が同一方向に設定されている場合、複数組の振動部材を同期させて振動させることで、移動対象物を移動させるための駆動力を増加させることができる。また、複数組の振動部材のうち、同期させて振動させる振動部材の組数を変更することで、移動対象物を移動させるための駆動力を変更することができる。さらに、各組のガイド部の移動量を個別に調整・設定することで、見かけ上、ガイド部の移動方向に対し移動対象物を三次元方向に回動させることができる。
【００４０】
あるいは、例えば２組のガイド部の縮幅側が互いに逆方向に設定されている場合、２組の振動部材を択一的に駆動することで、移動対象物を二方向（正逆方向）に移動させることができる。
【００４１】
いずれにしても、移動対象物の姿勢が不安定にならないようにバランスよく、複数組の振動部材を振動させることが好ましい。あるいは、移動対象物の移動時の姿勢を安定化又は制限するための適宜の案内手段（例えばガイドレールなど）を設けてもよい。
【００４２】
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（イ）請求項１〜４のいずれか一項に記載の振動駆動装置において、
前記振動部材は、超音波の振動周波数で振動することを特徴とする振動駆動装置。同構成によれば、前記振動部材を超音波の振動周波数で振動させることで、静音化を図ることができる。
【符号の説明】
【００４３】
１１，３１，３４，３５，３８…圧電体（振動部材）、１３，３２，３３，３６，３７…コイルばね（弾性部材）、１６…移動対象物、１６ａ，３９…ガイド部、１５…制御回路（周波数変更制御手段）、２１…ミラー本体（ベース部材）、２４…ミラー（移動対象物）、２６…ジョイント部材。
【図１】
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【図２】
2012095430.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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