(57)【要約】【課題】  部品点数の少ない簡単な構造で圧電素子を用いたリニアアクチュエータを確実に作動させる。【解決手段】  相互に螺合する第１、第２ねじ部材１２，１１のうちの第１ねじ部材１２の外周に複数の圧電素子１３の端部を当接させ、圧電素子１３に交流電圧を印加して進行波を発生させると、第１ねじ部材１２が第２ねじ部材１１に対して回転して軸線Ｌ方向に移動する。このとき、捩じりばね１４が発生する弾発力で第１ねじ部材１２に軸線Ｌまわりのトルクを付与することで、第１、第２ねじ部材１２，１１のねじ山を相互に密着させるのと同時に第１ねじ部材１２を複数の圧電素子１３の端部に押し付ける予荷重を発生させることができるので、最小限の部品点数で圧電素子１３により第１ねじ部材１３に進行波を効果的に発生させるとともに、その進行波を第１ねじ部材１２から第２ねじ部材１１に効果的に伝達して第１、第２ねじ部材１２，１１を相対回転させることができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ねじ部材（１２，３４）および第２ねじ部材（１１，３３）を軸線（Ｌ）まわりに相対回転し得るように螺合させ、前記軸線（Ｌ）を囲むように配置した複数の圧電素子（１３）の端部（１３ａ，１３ｂ）を前記第１ねじ部材（１２，３４）に当接させ、前記複数の圧電素子（１３）に位相をずらした交流電圧を印加して進行波を発生させることで、前記第１ねじ部材（１２，３４）および前記第２ねじ部材（１１，３３）を相対回転させるリニアアクチュエータにおいて、
前記第１ねじ部材（１２，３４）に前記軸線（Ｌ）まわりのトルクを付与する弾発力を発生するトルク印加部材（１４）を備え、前記トルク印加部材（１４）が発生するトルクで、前記第１、第２ねじ部材（１２，３４；１１，３３）のねじ山を相互に密着させるとともに、前記第１ねじ部材（１２，３４）を前記複数の圧電素子（１３）の端部（１３ａ，１３ｂ）に押し付ける予荷重を発生させることを特徴とするリニアアクチュエータ。
【請求項２】
１個の前記第２ねじ部材（１１）に螺合する２個の前記第１ねじ部材（１２）を備え、前記複数の圧電素子（１３）の両端部（１３ａ，１３ｂ）はそれぞれ前記２個の第１ねじ部材（１２）に当接し、前記トルク印加部材（１４）は前記２個の第１ねじ部材（１２）を接続して相互に逆方向に回転させるトルクを発生することを特徴とする、請求項１に記載のリニアアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１ねじ部材および第２ねじ部材を軸線まわりに相対回転し得るように螺合させ、前記軸線を囲むように配置した複数の圧電素子の端部を前記第１ねじ部材に当接させ、前記複数の圧電素子に位相をずらした交流電圧を印加して進行波を発生させることで、前記第１ねじ部材および前記第２ねじ部材を相対回転させるリニアアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
相対回転可能に螺合する雄ねじ部材および雌ねじ部材のうち、雌ねじ部材の外周に一対の圧電素子を装着し、そられの圧電素子に位相をずらした交流電圧を印加して進行波を発生させることで、雌ねじ部材を雄ねじ部材に対して回転させて軸方向に相対移動させるリニアアクチュエータが、下記特許文献１により公知である。
【特許文献１】特開２００６−１０１５９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、第１ねじ部材、第２ねじ部材および圧電素子を用いたリニアアクチュエータでは、圧電素子の伸縮により第１ねじ部材に進行波を発生させるために、圧電素子を第１ねじ部材に圧接する予荷重を付与することが必要であり、かつ第１ねじ部材に発生した進行波で第１、第２ねじ部材を相対回転させるために、第１、第２ねじ部材のねじ山をスリップしないように相互に密着させる必要がある。
【０００４】
このため、例えば第１ねじ部材をスプリング等で軸線方向に付勢し、その第１ねじ部材を圧電素子に圧接するとともに第１、第２ねじ部材のねじ山を相互に密着させることが考えられる。しかしながら、この構造では、先に第１ねじ部材が圧電素子に当接すると、第１、第２ねじ部材のねじ山間に隙間が残存する可能性があり、逆に先に第１、第２ねじ部材のねじ山間が当接すると、第１ねじ部材および圧電素子間に隙間が残存する可能性があるため、上記二つの要請を同時に満たすことは困難である。
【０００５】
この問題を解決するには、第１ねじ部材を圧電素子に圧接するスプリングと、第１、第２ねじ部材のねじ山を相互に密着させるスプリングとを設ければ良いが、このようにすると部品点数が増加するという問題がある。
【０００６】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、部品点数の少ない簡単な構造で圧電素子を用いたリニアアクチュエータを確実に作動させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、第１ねじ部材および第２ねじ部材を軸線まわりに相対回転し得るように螺合させ、前記軸線を囲むように配置した複数の圧電素子の端部を前記第１ねじ部材に当接させ、前記複数の圧電素子に位相をずらした交流電圧を印加して進行波を発生させることで、前記第１ねじ部材および前記第２ねじ部材を相対回転させるリニアアクチュエータにおいて、前記第１ねじ部材に前記軸線まわりのトルクを付与する弾発力を発生するトルク印加部材を備え、前記トルク印加部材が発生するトルクで、前記第１、第２ねじ部材のねじ山を相互に密着させるとともに、前記第１ねじ部材を前記複数の圧電素子の端部に押し付ける予荷重を発生させることを特徴とするリニアアクチュエータが提案される。
【０００８】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、１個の前記第２ねじ部材に螺合する２個の前記第１ねじ部材を備え、前記複数の圧電素子の両端部はそれぞれ前記２個の第１ねじ部材に当接し、前記トルク印加部材は前記２個の第１ねじ部材を接続して相互に逆方向に回転させるトルクを発生することを特徴とするリニアアクチュエータが提案される。
【０００９】
尚、実施の形態の捩じりばね１４は本発明のトルク印加部材に対応する。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の構成によれば、軸線まわりに相対回転し得るように螺合する第１、第２ねじ部材のうちの第１ねじ部材に、軸線を囲むように配置した複数の圧電素子の端部を当接させ、複数の圧電素子に位相をずらした交流電圧を印加して進行波を発生させると、第１ねじ部材および第２ねじ部材が相対回転することで、第１ねじ部材および第２ねじ部材を軸線方向に相対移動させることができる。このとき、共通のトルク印加部材が発生する弾発力で第１ねじ部材に軸線まわりのトルクを付与することで、第１、第２ねじ部材のねじ山を相互に密着させるのと同時に第１ねじ部材を複数の圧電素子の端部に押し付ける予荷重を発生させることができるので、最小限の部品点数で圧電素子により第１ねじ部材に進行波を効果的に発生させるとともに、その進行波を第１ねじ部材から第２ねじ部材に効果的に伝達して第１、第２ねじ部材を相対回転させることができる。
【００１１】
また請求項２の構成によれば、１個の第２ねじ部材に２個の第１ねじ部材を螺合させ、複数の圧電素子の両端がそれぞれ当接する２個の第１ねじ部材をトルク印加部材で接続して相互に逆方向に回転させるトルクを発生させるので、第１ねじ部材に圧電素子およびトルク印加部材を支持する支持部の機能を持たせて部品点数の更なる削減に寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１および図２は本発明の第１の実施の形態を示すもので、図１はリニアアクチュエータの縦断面図、図２は図１の２−２線断面図である。
【００１４】
リニアアクチュエータＡは、軸線Ｌを有する円筒状の雌ねじ部材よりなる第２ねじ部材１１と、その内周に螺合する一対の雄ねじ部材よりなる第１ねじ部材１２，１２とを備えており、軸線Ｌ方向に所定距離離間した一対の第１ねじ部材１２，１２の間に、４個のロッド状の圧電素子１３…が配置される。４個の圧電素子１３…は、その長手方向を軸線Ｌに沿わせ、かつ軸線Ｌのまわりを９０°間隔で囲むように配置されており、それらの一方の端部１３ａ…は一方の第１ねじ部材１２に固着され、他方の端部１３ｂ…は他方の第１ねじ部材１２に摺動可能に当接する。
【００１５】
一対の第１ねじ部材１２，１２の間に軸線Ｌを囲むように捩じりばね１４が配置されており、その両端は一対の第１ねじ部材１２，１２の相互に対向する面に係止される。捩じりばね１４は装着状態で捩じり方向に予荷重が付与されており、その弾性復元力によって一対の第１ねじ部材１２，１２を軸線Ｌまわりに相互に逆方向に回転させるトルクを発生する。前記トルクにより回転方向に付勢された一対の第１ねじ部材１２，１２は、第２ねじ部材との螺合部から受ける反力で相互に接近する方向、つまり一対の第１ねじ部材１２，１２を圧電素子１３…の両端部１３ａ…，１３ｂ…に押し付ける方向に付勢され、圧電素子１３…を軸線Ｌ方向に圧縮する予荷重を発生する。これと同時に相互に逆方向に回転する第１ねじ部材１２，１２のねじ山が、それが螺合する第２ねじ部材１１のねじ山に密着し、ねじ山間のガタ（バックラッシュ）が消滅する。
【００１６】
圧電素子１３…は外部から荷重が加わると起電力を発生するものであるが、逆に外部から電圧が印加されと伸縮する。従って、軸線Ｌを囲むように円周方向に配置した４個の圧電素子１３…に所定の位相差をもって交流電圧を印加すると、４個の圧電素子１３…は所定の位相差をもって伸縮する。伸縮する４個の圧電素子１３…の両端に当接する一対の第１ねじ部材１２，１２には、圧電素子１３…の伸縮に応じて発生する変形が円周方向に順次伝達することで進行波（図２の矢印ａ参照）が生成し、この進行波が第１ねじ部材１２，１２および第２ねじ部材１１の螺合部に作用することで、第２ねじ部材１１に対して第１ねじ部材１２，１２が相対回転する。従って、第２ねじ部材１１を固定しておけば、第２ねじ部材１１に対して第１ねじ部材１２，１２を軸線Ｌ方向に移動させ、リニアアクチュエータＡとして機能させることができる。
【００１７】
このとき、捩じりばね１４の作用で圧電素子１３…を軸線Ｌ方向に圧縮する予荷重が発生するので、圧電素子１３…の伸縮を第１ねじ部材１２，１２に確実に伝達して進行波を効率良く発生させることができ、かつ第１ねじ部材１２，１２および第２ねじ部材１１のねじ山が相互に密着するので、第１ねじ部材１２，１２の進行波を第２ねじ部材１１に対してスリップすることなく作用させ、第１ねじ部材１２，１２および第２ねじ部材１１を効率良く相対回転させることができる。
【００１８】
以上のように、共通の捩じりばね１４が発生する弾発力で第１ねじ部材１２，１２に軸線Ｌまわりのトルクを付与することで、第１ねじ部材１２，１２および第２ねじ部材１１のねじ山を相互に密着させるのと同時に、第１ねじ部材１２，１２を圧電素子１３…の両端部１３ａ…，１３ｂ…に押し付ける予荷重を発生させることができるので、上記二つの機能を別個の手段で行う場合に比べて部品点数を削減することができる。
【００１９】
しかも１個の第２ねじ部材１１に２個の第１ねじ部材１２，１２を螺合させ、４個の圧電素子１３…の両端部１３ａ…，１３ｂ…がそれぞれ当接する２個の第１ねじ部材１２，１２を捩じりばね１４で接続して相互に逆方向に回転させるトルクを発生させるので、第１ねじ部材１２，１２に圧電素子１３…および捩じりばね１４を支持する支持部の機能を持たせて部品点数の更なる削減に寄与することができる。
【００２０】
次に、図３〜図５に基づいて本発明の第２の実施の形態を説明する。
【００２１】
第２の実施の形態は、第１の実施の形態のリニアアクチュエータＡをディスクブレーキ装置Ｂに適用したものである。
【００２２】
ディスクブレーキＢは、図示せぬ車体側に固定されたキャリパボディ２１と、キャリパボディ２１に形成されたシリンダ２２にシール部材２３を介して摺動自在に嵌合するピストン２４と、図示せぬ車輪側に固定されたブレーキディスク２５と、図示せぬガイド手段を介してキャリパボディ２１に相互に接近・離反可能に支持された一対のバックプレート２６，２６と、両バックプレート２６，２６にそれぞれ固定されてブレーキディスク２５に当接可能に対向する一対のブレーキシュー２７，２７とを備える。
【００２３】
ピストン２４には第１の実施の形態のリニアアクチュエータＡが用いられており、カップ状に形成された第２ねじ部材１１の背部に液室２８が区画され、この液室２８に図示せぬマスタシリンダからブレーキ油圧が供給される。一方のバックプレート２６はキャリパボディ２１に当接し、他方のバックプレート２６はピストン２４の先端に当接する。
【００２４】
しかして、サービスブレーキの作動時には、マスタシリンダから液室２８に供給されたブレーキ液圧によってピストン２４がシリンダ２２内を前進し、他方のバックプレート２６を押圧することで両ブレーキシュー２７，２７をブレーキディスク２５に圧接して制動力を発生する。
【００２５】
また電動パーキングブレーキの作動時には、ピストン２４（リニアアクチュエータＡ）の圧電素子１３…に通電することで第２ねじ部材１１に対して第１ねじ部材１２，１２を相対回転させて前進させ、前側の第１ねじ部材１２の凸部１２ａで他方のバックプレート２６を押圧することで両ブレーキシュー２７，２７をブレーキディスク２５に圧接して制動力を発生する。
【００２６】
図６および図７は本発明の第３の実施の形態を示すもので、図６はリニアアクチュエータの縦断面図、図７は図６の７−７線断面図である。
【００２７】
第３の実施の形態のリニアアクチュエータＡは、ハウジング３１に固定された支持部３２を備えており、支持部３２の中央を貫通する円形の開口３２ａに、軸線Ｌ上に配置された雄ねじ部材よりなる第２ねじ部材３３が隙間を存して貫通する。支持部３２の軸線Ｌ方向両側において、第２ねじ部材３３に雌ねじ部材よりなる一対の第１ねじ部材３４，３４が螺合する。
【００２８】
支持部３２の両側面に、各々４本の圧電素子１３…の一端が軸線Ｌを囲むように９０°間隔で固定されており、それらの圧電素子１３…の他端が各第１ねじ部材３４に摺動自在に当接する。そして４本の圧電素子１３…の外周を囲むように配置された捩じりばね１４の一端が支持部３２に係止され、他端が第１ねじ部材３４に係止される。捩じりばね１４には捩じり方向のセット荷重が付与されており、第２ねじ部材３３に螺合する第１ねじ部材３４は捩じりばね１４の復元トルクで支持部３２に接近する方向に、つまり圧電素子１３…を支持部３２との間に挟むように付勢される。
【００２９】
従って、各４個の圧電素子１３…に所定の位相差をもって交流電圧を印加すると、各４個の圧電素子１３…が所定の位相差をもって伸縮することで、一対の第１ねじ部材３４，３４に圧電素子１３…の伸縮に応じた進行波（図７の矢印ａ参照）が発生し、この進行波が第１ねじ部材３４，３４および第２ねじ部材３３の螺合部に作用することで、第１ねじ部材３４，３４に対して第２ねじ部材３３が相対回転する。その結果、第１ねじ部材３４，３４に対して第２ねじ部材３３を軸線Ｌ方向に移動させ、リニアアクチュエータＡとして機能させることができる。
【００３０】
このとき、捩じりばね１４，１４の作用で圧電素子１３…を軸線Ｌ方向に圧縮する予荷重が発生するので、圧電素子１３…の伸縮を第１ねじ部材３４，３４で確実に伝達して進行波を効率良く発生させることができ、かつ第１ねじ部材３４，３４および第２ねじ部材３３のねじ山が相互に密着するので、第１ねじ部材１２，１２および第２ねじ部材１１のスリップを防止して効率良く相対回転させることができる。
【００３１】
このように、捩じりばね１４，１４が発生する弾発力で第１ねじ部材３４，３４に軸線Ｌまわりのトルクを付与することで、第１ねじ部材３４，３４および第２ねじ部材３３のねじ山を相互に密着させるのと同時に、第１ねじ部材３４，３４を圧電素子１３…の端部に押し付ける予荷重を発生させることができるので、上記二つの機能を別個の手段で行う場合に比べて部品点数を削減することができる。
【００３２】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００３３】
例えば、実施の形態ではトルク印加部材として捩じりばね１４を例示したが、捩じりばね１４に代えてトーションバー等の他の手段を用いることができる。
【００３４】
また実施の形態では４本の圧電素子１３…を９０°間隔で配置しているが、圧電素子１３…の本数は４本に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】第１の実施の形態のリニアアクチュエータの縦断面図
【図２】図１の２−２線断面図
【図３】第１の実施の形態のリニアアクチュエータをブレーキ装置に適用した第２の実施の形態を示す図（ブレーキ非作動時）
【図４】サービスブレーキの作動時の状態を示す、前記図３に対応する図
【図５】電動パーキングブレーキの作動時の状態を示す、前記図３に対応する図
【図６】第３の実施の形態のリニアアクチュエータの縦断面図
【図７】図６の７−７線断面図
【符号の説明】
【００３６】
１１        第２ねじ部材
１２        第１ねじ部材
１３        圧電素子
１３ａ      端部
１３ｂ      端部
１４        捩じりばね（トルク印加部材）
３３        第２ねじ部材
３４        第１ねじ部材
Ｌ          軸線
【図１】
2009261132.tif 000003
【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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