專利名稱：振動(dòng)波驅(qū)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及振動(dòng)波驅(qū)動(dòng)裝置(典型地，振動(dòng)波馬達(dá))。特別是，本發(fā)明涉及以其支承結(jié)構(gòu)為特征的振動(dòng)波馬達(dá)。
本發(fā)明還涉及一種振動(dòng)波驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)，特別是，涉及一種不會(huì)引起吱吱聲等噪音的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
已知有各種類型的振動(dòng)波驅(qū)動(dòng)裝置，典型的有超聲波馬達(dá)(振動(dòng)波馬達(dá))，包括旋轉(zhuǎn)型的和直線型的。
振動(dòng)波驅(qū)動(dòng)裝置，作為其基本結(jié)構(gòu)部件，包括形成振子的彈性構(gòu)件、電機(jī)械轉(zhuǎn)換裝置(或者磁致伸縮元件)、用于支承所述振子的支承器、通過與一對振子接觸而被摩擦驅(qū)動(dòng)的被驅(qū)動(dòng)構(gòu)件、施加壓力單元、以及軸承導(dǎo)向構(gòu)件。
圖8A和8B表示傳統(tǒng)的直線型振動(dòng)波馬達(dá)的結(jié)構(gòu)(U.S.Patent7，432，633)。圖8A是正視圖，圖8B是側(cè)視圖。
水平方向長的矩形的壓電元件被保持構(gòu)件19所保持，由片簧20
向被驅(qū)動(dòng)構(gòu)件17加載，并且借助驅(qū)動(dòng)接觸部16與被驅(qū)動(dòng)構(gòu)件17接觸。保持構(gòu)件19具有用于在Y方向上保持壓電元件15的側(cè)壁22、保持構(gòu)件基部23、以及在Y方向上從側(cè)壁22突出的圓柱形的銷18。銷18大致呈圓柱形，支承著壓電元件15使之能夠圍繞銷18旋轉(zhuǎn)，以便順滑地跟隨被驅(qū)動(dòng)構(gòu)件17的運(yùn)動(dòng)。
通過借助圖中未示出的電源和電源供應(yīng)機(jī)構(gòu)向壓電元件15施加交變電場，同時(shí)激起包括壓電元件15的振子在X-Z平面內(nèi)的彎曲振動(dòng)模式和在X方向上的伸縮模式，以使驅(qū)動(dòng)接觸部16進(jìn)行橢圓運(yùn)動(dòng)。結(jié)果，與驅(qū)動(dòng)接觸部16接觸的被驅(qū)動(dòng)構(gòu)件17被片簧20在X方向上摩擦驅(qū)動(dòng)。
在上述傳統(tǒng)的振動(dòng)波馬達(dá)中，盡管在圖中未示出直線軸承導(dǎo)向構(gòu)
件，但是，通過將從壓電元件15起的上部部件(構(gòu)件15-23)固定， 引導(dǎo)被驅(qū)動(dòng)構(gòu)件17只在X方向(驅(qū)動(dòng)力的方向)上移動(dòng)。
這種利用直線型振動(dòng)波馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于，與將電磁馬 達(dá)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)的傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相比，其結(jié)構(gòu)簡單， 并且，能夠通過直接驅(qū)動(dòng)來改進(jìn)定位精度。
U.S.Patent 7，425，770揭示了 一種利用磁力施加壓力的直線型振動(dòng) 波馬達(dá)。
已知有各種類型的超聲波馬達(dá)，包括旋轉(zhuǎn)型和直線型的。
根據(jù)驅(qū)動(dòng)原理，超聲波馬達(dá)大致分為駐波型的和行波型的。駐波 型的振子，作為驅(qū)動(dòng)振動(dòng)的模式，通過疊加同時(shí)激起的彎曲振動(dòng)和伸 縮振動(dòng)，形成駐波。另一方面，行波型的振子，通過多個(gè)駐波振動(dòng)的 疊加，類似地形成行波。
日本專利申請爿>開No.2006-271143揭示了 一種4亍波型的超聲波馬 達(dá)，該馬達(dá)具有圖22所示的結(jié)構(gòu)。
在圖22中，超聲波馬達(dá)包括振子IOI，所述振子101具有壓電 構(gòu)件102和彈性構(gòu)件103;移動(dòng)構(gòu)件105，所述移動(dòng)構(gòu)件105與彈性構(gòu) 件103的驅(qū)動(dòng)面壓力接觸。位于振子101的內(nèi)周的凸緣103c被保持并 固定于支承構(gòu)件106a、 106b之間，以便能夠驅(qū)動(dòng)移動(dòng)構(gòu)件105。
移動(dòng)構(gòu)件105通過諸如橡膠等緩沖構(gòu)件107的插入而被接合到軸 108上，壓力彈簧109和固定到軸108上的輸出齒輪110向移動(dòng)構(gòu)件 105與振子101之間的摩擦面施加壓力。
具有這種結(jié)構(gòu)的超聲波馬達(dá)能夠以較低的速度輸出較大的轉(zhuǎn)矩， 而產(chǎn)生的噪音很小。
日本專利申請公開No.2001-268949揭示了一種超聲波馬達(dá)，如圖 23所示，該超聲波馬達(dá)具有盤狀的振子113，所述振子113在中心處 被支承構(gòu)件114支承。
在該超聲波馬達(dá)中，振子113由彈性構(gòu)件111和壓電元件112組合起來構(gòu)成，并以在徑向方向上進(jìn)行主振動(dòng)的振動(dòng)模式振動(dòng)，其中， 盤的中心成為振動(dòng)中心，盤的最外周成為腹點(diǎn)。從而，在這種結(jié)構(gòu)中， 將振動(dòng)的波節(jié)、即盤的中心固定，以便不妨礙振子的振動(dòng)。
(專利文獻(xiàn)l) JP-A2006-211839; US 7，432，633 (專利文獻(xiàn)2 ) JP-A 2006-340443; US 7，425，770 (專利文獻(xiàn)3) JP-A 2006-271143 (專利文獻(xiàn)4) JP-A 2001-268949
在上述U.S.7,432,633中，支承部由銷18、與該銷接合以便控制振 子位置和方向的保持構(gòu)件19、以及片簧20構(gòu)成。振子被壓到被驅(qū)動(dòng) 構(gòu)件17上，借此，控制振子的位置和方向。這導(dǎo)致裝置的厚度大，不 適合于整個(gè)馬達(dá)的小型化。
這種結(jié)構(gòu)，在振子、保持構(gòu)件和片簧的組合中不包含阻尼構(gòu)件。 從而，在驅(qū)動(dòng)過程中，振子振動(dòng)的輕^L泄漏或者從摩擦部傳遞的不希 望有的振動(dòng)會(huì)不利地導(dǎo)致諸如吱吱聲等不正常的噪音。
上述傳統(tǒng)的超聲波馬達(dá)存在以下的問題。
在日本專利申請公開No.2006-271143描述的超聲波馬達(dá)中，由于 利用振動(dòng)和摩擦的驅(qū)動(dòng)原理上的特點(diǎn)，振動(dòng)構(gòu)件采用阻尼小的材料制 成。進(jìn)而，采用具有高摩擦系數(shù)的摩擦材料，這會(huì)導(dǎo)致不希望有的振 動(dòng)和噪音。
在為了降低振子或者移動(dòng)構(gòu)件的成本時(shí)，由于滑動(dòng)面的表面精度 降低，這種現(xiàn)象變得很明顯。
這阻礙了諸如降低噪音等功能上的改進(jìn)和降低成本的同時(shí)實(shí)現(xiàn)。
為了克服上述缺點(diǎn)，在振子的背面(在柔性基板的接合面上)安 裝阻尼橡膠。但是，阻尼橡膠同時(shí)也衰減了振子的驅(qū)動(dòng)振動(dòng)，降低了 馬達(dá)的效率，存在不利的方面。
進(jìn)而，在上面的日本專利申請/>開No.2001-268949號/^才艮中揭示 的超聲波馬達(dá)，也具有由于在滑動(dòng)部處的爬行等原因?qū)е碌陌l(fā)生的咬 吱聲等噪音等缺點(diǎn)。
為了解決上述問題，本發(fā)明意圖提供一種振動(dòng)波驅(qū)動(dòng)裝置，所述驅(qū)動(dòng)裝置具有簡單的和薄的支承結(jié)構(gòu)，以便使所述驅(qū)動(dòng)裝置小型化， 并降低成本。
本發(fā)明還意圖提供一種振動(dòng)波驅(qū)動(dòng)裝置，所述驅(qū)動(dòng)裝置在不衰減 振子的驅(qū)動(dòng)振動(dòng)的情況下，有效地衰減在滑動(dòng)面激起的不需要的振動(dòng)， 并且防止諸如吱吱聲等噪音的發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種振動(dòng)波驅(qū)動(dòng)裝置，所述振動(dòng)波驅(qū)動(dòng)裝置包括具 有電機(jī)械轉(zhuǎn)換裝置的振子、支承所述振子的支承構(gòu)件、以及與所述振 子的一部分接觸、被所述振子中激起的振動(dòng)摩擦驅(qū)動(dòng)的被驅(qū)動(dòng)構(gòu)件， 在所述振動(dòng)波驅(qū)動(dòng)裝置中，
所述支承構(gòu)件包括與所述振子一起振動(dòng)的振動(dòng)部、用于固定所 述支承構(gòu)件的固定部、以及用于將所述振動(dòng)部與所述固定部連接起來 并支承所述振子的支承部；并且
所述支承部由片材的疊層體構(gòu)成。
構(gòu)成所述支承部的片材可以由有機(jī)物材料構(gòu)成，并且，所述支承 部進(jìn)一步包括彈性模量比所述疊層體的彈性模量高的加強(qiáng)構(gòu)件。 所述疊層體可以由樹脂構(gòu)成。 所述加強(qiáng)構(gòu)件可以由銅類的引線材料等構(gòu)成。 所述支承構(gòu)件可以是連接到電機(jī)械能量轉(zhuǎn)換元件上的柔性印刷基板。
所述加強(qiáng)構(gòu)件可以設(shè)置在用于摩擦驅(qū)動(dòng)被驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的振動(dòng)的節(jié) 點(diǎn)，該點(diǎn)同時(shí)也是與有用的振動(dòng)不同的不需要的振動(dòng)的波腹。
本發(fā)明提供一種振動(dòng)波驅(qū)動(dòng)裝置，所述振動(dòng)波驅(qū)動(dòng)裝置具有振 子，所迷振子至少由壓電元件和接觸構(gòu)件構(gòu)成，能夠通過將多個(gè)駐波 振動(dòng)合成而引起橢圓運(yùn)動(dòng)；支承構(gòu)件，所述支承構(gòu)件用于支承所述振 子；所述振動(dòng)波驅(qū)動(dòng)裝置用于借助所述振子的橢圓運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)與所述振 子的接觸構(gòu)件接觸的被驅(qū)動(dòng)構(gòu)件，
其中，所述振動(dòng)波驅(qū)動(dòng)裝置具有振動(dòng)防止構(gòu)件，所述振動(dòng)防止構(gòu)件與在振子中激起的多個(gè)駐波振動(dòng)的波節(jié)圓或者波節(jié)線的共同波節(jié)當(dāng) 中與振子的支承部不同的波節(jié)接觸。
振動(dòng)防止構(gòu)件可以由振動(dòng)阻尼構(gòu)件構(gòu)成。
振動(dòng)阻尼構(gòu)件可以具有用于與所迷振子近似于點(diǎn)接觸的形狀。 所述振動(dòng)阻尼構(gòu)件的與所述振子接觸的部分，可以具有半球體或
者圓錐體的形狀。
所述振動(dòng)阻尼構(gòu)件可以由彈性橡膠或者具有高阻尼特性的彈性體構(gòu)成。
進(jìn)行壓力接觸的加壓單元構(gòu)成。
所述振動(dòng)防止構(gòu)件可以由用于傳遞在所述振子與所述被驅(qū)動(dòng)構(gòu)件 之間產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力的傳遞構(gòu)件構(gòu)成。
根據(jù)本發(fā)明，通過簡化并減薄所述振子的所述支承結(jié)構(gòu)，能夠?qū)?振動(dòng)波馬達(dá)小型化，并以較低的成本制造。
根據(jù)本發(fā)明，可以制造一種振動(dòng)波驅(qū)動(dòng)裝置，在所述振動(dòng)波驅(qū)動(dòng) 裝置中，能夠衰減振子中的不需要的振動(dòng)，以便防止諸如吱吱聲等噪 音的發(fā)生，而不會(huì)對所述振子中的驅(qū)動(dòng)振動(dòng)模式產(chǎn)生有害影響，不會(huì) 降低馬達(dá)的效率。
通過下面參照附圖對示范性的實(shí)施形式的描述，本發(fā)明的進(jìn)一步 的特征將會(huì)變得更加清楚。


圖l是本發(fā)明的第一種實(shí)施形式的振動(dòng)波馬達(dá)的透視圖。
圖2是圖1所示的振動(dòng)波馬達(dá)的剖視圖。
圖3表示本發(fā)明的第二種實(shí)施形式的振動(dòng)波馬達(dá)的主要部分的結(jié)構(gòu)。
圖4是沿著線4-4截取的圖3所示的振動(dòng)波馬達(dá)的主要部分的剖 視圖。
圖5表示本發(fā)明的第三種實(shí)施形式的振動(dòng)波馬達(dá)的主要部分的結(jié)構(gòu)。
圖6表示本發(fā)明的第四種實(shí)施形式的振動(dòng)波馬達(dá)的主要部分的結(jié)構(gòu)。
圖7表示本發(fā)明的第五種實(shí)施形式的振動(dòng)波馬達(dá)的主要部分的結(jié)構(gòu)。
圖8A和8B表示傳統(tǒng)的直線型振動(dòng)波馬達(dá)的結(jié)構(gòu)。
圖9A和9B是用于描述本發(fā)明的例1的超聲波馬達(dá)的結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖IO是用于描述本發(fā)明的例1的超聲波馬達(dá)的振動(dòng)模式的圖示。 圖ll是用于描述本發(fā)明的例1的超聲波馬達(dá)的振動(dòng)模式的圖示。 圖12是用于描述本發(fā)明的例1的超聲波馬達(dá)中的阻尼構(gòu)件的設(shè)置 點(diǎn)的圖示。
圖13A和13B是用于描述本發(fā)明的例1的超聲波馬達(dá)的阻尼橡膠 的結(jié)構(gòu)的圖示。
圖14是用于描述本發(fā)明的例1的超聲波馬達(dá)中將被衰減的不需要 的模式的圖示。
圖15是用于描迷本發(fā)明的例1的超聲波馬達(dá)中將被減弱的不需要 的模式的圖示。
圖16A和16B分別是用于描述本發(fā)明的例2的超聲波馬達(dá)的剖視 圖和底視圖。
圖17A和17B分別是用于描述本發(fā)明的例3的超聲波馬達(dá)的剖視 圖和底視圖。
圖18A和18B分別是用于描述本發(fā)明的例4的超聲波馬達(dá)的剖視 圖和底視圖。
圖19A和19B分別是用于描述本發(fā)明的例5的超聲波馬達(dá)的剖視 圖和底視圖。
圖20A和20B分別是用于描述本發(fā)明的例6的超聲波馬達(dá)的剖視 圖和底視圖。
圖21A和21B分別是用于描述本發(fā)明的例7的超聲波馬達(dá)的剖視圖和底視圖。
圖22是用于描述專利文獻(xiàn)3中所述的傳統(tǒng)超聲波馬達(dá)的圖示。 圖23是用于描述專利文獻(xiàn)4中所述的傳統(tǒng)超聲波馬達(dá)的圖示。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的第一種結(jié)構(gòu)。
(第一種實(shí)施形式)
圖1是本發(fā)明的第一種實(shí)施形式的振動(dòng)波馬達(dá)的透視圖。圖2是 圖1所示的振動(dòng)波馬達(dá)的剖視圖。
在圖1和2中，作為電-機(jī)械能量轉(zhuǎn)換元件的壓電元件2，被接 合到由如鐵等軟磁材料構(gòu)成的矩形彈性構(gòu)件1上。將具有由樹脂(例 如，聚酰亞胺膜)構(gòu)成的基部401的柔性印刷基板4 (下面稱之為柔 性基板)接合到壓電元件2的另一個(gè)面上。彈性構(gòu)件1和壓電元件2 構(gòu)成振子。
彈性構(gòu)件1在其一個(gè)面上具有突起301、 302。使這些突起與被驅(qū) 動(dòng)構(gòu)件5的接觸面501接觸，以便借助摩擦驅(qū)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)所述被驅(qū)動(dòng)構(gòu) 件5。
該被驅(qū)動(dòng)構(gòu)件5由永久磁鐵構(gòu)成，所述永久磁鐵在接觸面?zhèn)染哂?N極(或者S極)，在相反面上具有S極(或者N極)。從而，向著彈 性構(gòu)件1和突起3 (301、 302)產(chǎn)生吸引力和壓力。
柔性基板4由上述基部401、連接到壓電元件2的電極端子上的 電極402、用于與外部電源(圖中未示出)電連接的連接器404、用于 電極和連接器之間的電連接的電導(dǎo)體403a和403b構(gòu)成。
本實(shí)施形式中的柔性基板4，在連接器404與電極402之間的固 定部，被螺釘6(601、 602)固定到殼體7上，以便將振子固定。
在從圖中未示出的電源向柔性基板4施加交變電場時(shí)，振子被激 發(fā)而進(jìn)行振動(dòng)，引起突起301、 302的橢圓運(yùn)動(dòng)，以便沿X軸方向摩 擦驅(qū)動(dòng)被驅(qū)動(dòng)構(gòu)件5。
在上述結(jié)構(gòu)中，柔性基板4向壓電元件2提供電力，并支承所述振子。
柔性基板4由下面所述的三個(gè)部分構(gòu)成振動(dòng)部V，所述振動(dòng)部 V與壓電元件2接合，并和壓電元件2—起振動(dòng)；固定部C，所述固 定部C將該柔性基板4固定到殼體上；支承部S，所述支承部S位于 振動(dòng)部V與固定部C之間，將這兩個(gè)部分接合起來，并支承壓電元件 2 (振子)(圖1 )。
在上述三個(gè)部分中，支承部S在本發(fā)明中是重要的。在最初組裝 時(shí)，該支承部S確定相對于被驅(qū)動(dòng)構(gòu)件5的位置，并且反抗諸如驅(qū)動(dòng) 力的反作用力或者在運(yùn)動(dòng)反轉(zhuǎn)時(shí)的慣性力等外力，將振子保持在規(guī)定 的位置和方向。
進(jìn)而，支承部S應(yīng)當(dāng)是柔性的，以便與接觸面501的起伏無關(guān)地 保持壓電元件2與被驅(qū)動(dòng)構(gòu)件5穩(wěn)定接觸。
為了滿足上述要求，將支承部S制造成圍繞X軸的旋轉(zhuǎn)剛性和在 Z軸方向上的方向變化剛性小，并且，在X-Y平面內(nèi)的剛性增高。
為此，以支承部S的導(dǎo)體403a和403b在寬度方向上向外延伸的 方式，將形成在片狀基部401上的導(dǎo)體403a和403b (在本實(shí)施形式 中為銅箔)作為加強(qiáng)件使用。從而，作為薄膜片的柔性基板的剛性在 X-Y平面內(nèi)增大。
進(jìn)而，利用一個(gè)或者多個(gè)膜覆蓋支承部S，形成疊層結(jié)構(gòu)，以便 通過在界面上滑動(dòng)，使通過柔性基板4傳遞的不需要的振動(dòng)衰減。
這將防止由柔性基板4的振動(dòng)引起的通常的噪音的產(chǎn)生，并防止 由于從振子泄漏的振動(dòng)向殼體傳遞而引起噪音的放大，并防止給予傳 感器等部件造成有害的影響。
在傳統(tǒng)的振動(dòng)波馬達(dá)中，用于傳遞驅(qū)動(dòng)力的支承構(gòu)件由諸如金屬 等剛性材料構(gòu)成，這使得部件的尺寸增大，并使得馬達(dá)結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。 與此相反，在本實(shí)施形式的振動(dòng)波馬達(dá)中，構(gòu)成振子的壓電元件2被 片材(柔性基板4的支承部S)支承，以便簡化馬達(dá)的結(jié)構(gòu)，并將振 動(dòng)馬達(dá)小型化。
(第二種實(shí)施形式)圖3表示作為本發(fā)明的第二種實(shí)施形式的振動(dòng)波馬達(dá)的主要部分 的振子部分的結(jié)構(gòu)。
在本實(shí)施形式中，柔性構(gòu)件4向振子的兩側(cè)(Y方向)及X方向 延伸，將支承功能給予Y方向上的兩側(cè)、通過在X方向上延伸的部分 提供電力。
在本實(shí)施形式中，在柔性基板4的兩側(cè)，利用螺釘6將柔性基板 4固定，并通過用加壓板8 (801、 802 )推壓，將柔性基板4固定到殼 體7(701、 702)上，以便防止振子在X-Y平面內(nèi)的位移。
圖4是沿著線4-4截取的圖3的振動(dòng)波馬達(dá)的主要部分的剖視圖。
如圖4所示，允許連接器404在X方向上延伸，然后，將其巻曲， 用以連接到圖中未示出的電源上。連接器404及其周圍部分被固定到 殼體等上。從而，由多個(gè)層構(gòu)成的連接器404起著阻尼器的作用，以 便有效地阻止從構(gòu)成振子的壓電元件2向柔性基板4傳遞的不需要的 振動(dòng)。
(第三種實(shí)施形式)
圖5表示作為本發(fā)明的第三種實(shí)施形式的振動(dòng)波馬達(dá)的主要部分 的振子部分的結(jié)構(gòu)。
在本實(shí)施形式中，將在第二種實(shí)施形式中的殼體的一側(cè)制成可動(dòng) 的，并向柔性基板4施加張力。
一個(gè)殼體7是固定的，而將另一個(gè)殼體9制成可動(dòng)的。殼體9具 有用于支持片簧10的彈簧支座11。由片簧10在-Y方向上向被保持在 加壓板8與殼體9之間的柔性基板4的固定部C施加彈簧力。從而， 在Y方向上向柔性基板4的支承部S施加張力。
這能夠增大薄片狀的支承部S在X-Y平面內(nèi)的剛性，能夠穩(wěn)定地
支承振子。
(第四種實(shí)施形式)
圖6表示作為本發(fā)明的第四種實(shí)施形式的振動(dòng)波馬達(dá)的主要部分 的振子部分的結(jié)構(gòu)。
在上述實(shí)施形式中，通過衰減由振子的支承部(柔性基板4的支承部s)中的片材的疊層結(jié)構(gòu)引起的振動(dòng)，防止噪音的產(chǎn)生。在本實(shí)
施形式中，進(jìn)一步改進(jìn)振動(dòng)部中的片材的疊層式樣，以便衰減振子的 不需要的振動(dòng)。
振子由壓電元件2、具有突起301、 302的彈性構(gòu)件1、以及柔性 基板4構(gòu)成。當(dāng)振子被驅(qū)動(dòng)時(shí)，通過平面外彎曲的二次模式運(yùn)動(dòng)和伸 縮的一次模式運(yùn)動(dòng)的合成，所述振子激起橢圓運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)。
在作為驅(qū)動(dòng)模式的二次模式中，如圖6的下部所示，振動(dòng)變形成 具有三個(gè)波節(jié)(M2)。眾所周知，優(yōu)選地形成用于激起這種二次模式 的壓電元件2的電極式樣，如圖中的虛線所示，使得電極的中心位于 振動(dòng)的波腹的中心(箭頭666)。
在圖中，符號"+ ，，和"-，，表示在壓電元件的厚度方向上的極化方向。
另一方面，在本實(shí)施形式的振子中，容易被摩擦驅(qū)動(dòng)激起的不需 要的振動(dòng)之一，是平面外彎曲的一次模式振動(dòng)。在本模式中的變形， 如在圖6下部用符號Ml所示那樣，具有對應(yīng)于壓電元件2的中心的 振動(dòng)的波腹。該部分的位置在振動(dòng)的激發(fā)中以及在振動(dòng)的衰減中是有 效的。
該部分對應(yīng)于驅(qū)動(dòng)模式的振動(dòng)的波節(jié)，不容易受到影響。
從而，在本實(shí)施形式中，將由銅箔等形成的導(dǎo)電構(gòu)件疊層到壓電 元件2的中心或中心的附近，以便形成電極，從該電極向柔性基板4 的支承部S配置引線構(gòu)件，在支承部S的寬度方向上的中心或者中心 的附近形成疊層部。
如上所述，與傳統(tǒng)的振子不同，即使當(dāng)振子被激起平面外彎曲的 一次模式時(shí)，疊層的振動(dòng)部分和支承部S也會(huì)選擇性地將該振動(dòng)模式 衰減，以便防止噪音的產(chǎn)生。
順便提及，在本實(shí)施形式中，加強(qiáng)構(gòu)件12配置在兩個(gè)端面上，以 便加強(qiáng)柔性基板4的支承部S,同時(shí)，改進(jìn)由支承部S進(jìn)行的衰減的 效果。
(第五種實(shí)施形式)圖7表示作為本發(fā)明的第五種實(shí)施形式的振動(dòng)波馬達(dá)的主要部分 的振子部分的結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施形式中，將多個(gè)振子配置在一個(gè)片材上，以便簡化多振 子驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)。利用粘結(jié)劑等，將壓電元件2010-2013接合到環(huán)形樹脂片13上， 由銅箔等導(dǎo)電材料構(gòu)成的電極和引線構(gòu)件的一部分被接合到片材13 與壓電元件2010-2013之間。由導(dǎo)電材料形成的引線構(gòu)件分別沿徑向延伸，以便通過借助粘結(jié) 劑等接合到與片材13成一體地形成的四個(gè)窄的片材部分3110-3113 上，形成支承部，并進(jìn)一步向外延伸，以便形成連接端子4010-4013。通過保持在環(huán)形的固定構(gòu)件14之間，將沿徑向延伸的支承部的一 部分固定到殼體上或者主體的一部分上，以便將四個(gè)振子支承在所希 望的位置。借助上述簡單的結(jié)構(gòu)，可以驅(qū)動(dòng)多個(gè)振動(dòng)波馬達(dá)。如上所述，通過用疊層的薄片構(gòu)成振子的支承部，可以簡化支承 部的結(jié)構(gòu)，以便進(jìn)行小型化，并且通過積極地利用疊層體的振動(dòng)阻尼 效應(yīng)，可以降低噪音的產(chǎn)生。在上述實(shí)施形式中，柔性基板中包含聚酰亞胺片材。但是，也可 以利用有機(jī)薄膜作為片材。在上述實(shí)施形式中，利用銅類的引線材料 作為加強(qiáng)材料。但是，利用彈性模量高于柔性基板的樹脂的疊層片， 也可以達(dá)到同樣的加強(qiáng)效果。下面參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的第二種結(jié)構(gòu)。由壓電元件等振動(dòng) 構(gòu)件激發(fā)的駐波具有波節(jié)，所述波節(jié)具有波節(jié)圓或者波節(jié)線。所述波 節(jié)圓或者波節(jié)線的共同交點(diǎn)被稱為節(jié)點(diǎn)。在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，使振動(dòng)阻尼構(gòu)件與不同于振子的支承部的波 節(jié)的節(jié)點(diǎn)接觸。下面，參照例子說明實(shí)施本發(fā)明的最佳形式。實(shí)施例在不對本發(fā)明進(jìn)行任何限制的情況下，參照實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行本例1描述一種采用振動(dòng)波驅(qū)動(dòng)裝置的直線型超聲波馬達(dá)的結(jié)構(gòu)，所述振動(dòng)波驅(qū)動(dòng)裝置包括通過將多個(gè)駐波合成而形成橢圓運(yùn)動(dòng) 的振子、以及用于支承所述振子的支承構(gòu)件。圖9A和9B是用于描述本例1的超聲波馬達(dá)的結(jié)構(gòu)的剖視圖。在 圖9A和9B中，參考標(biāo)號表示20，振動(dòng)板；21，壓電元件；22,振 子；23，振動(dòng)阻尼器；24，保持器(支承構(gòu)件)；25，被驅(qū)動(dòng)構(gòu)件(滑 動(dòng)件)。圖lO和ll分別是用于說明本例1的超聲波馬達(dá)的振動(dòng)模式的圖示。圖12是用于說明在本例的超聲波馬達(dá)中的阻尼構(gòu)件的配置點(diǎn)的 圖示。圖13A和13B是用于說明在本例1的超聲波馬達(dá)中的阻尼橡膠的 結(jié)構(gòu)的圖示。圖14和15是用于說明在本例的超聲波馬達(dá)中的要被衰減的不需 要的模式的圖示。如圖9A和9B所示，本例的超聲波馬達(dá)具有由鐵類金屬(例如， SUS420j2)制成的振動(dòng)板20，所述振動(dòng)板通過壓力加工等，被加工成 圖10至12所示的形狀。如圖12所示，在振動(dòng)板20的主體2001的中心附近形成摩擦接觸 突起2002、 2003。經(jīng)由從主體2001的四個(gè)角伸出的兩組支承部(2004、 2005，和 2006、 2007)，將固定部2008、 2009連接到振動(dòng)板的主體2001上。借助粘結(jié)劑等將壓電元件21接合到振動(dòng)板的主體2001的背面上。 將電源供應(yīng)柔性基板(圖中未示出)接合到該壓電元件的電極面上， 以4更形成振子22。將振子22固定到具有由樹脂等形成的固定部2008、 2009的保持 器24上，并接合到圖中未示出的托架等上。上。由磁性材當(dāng)經(jīng)由電源供應(yīng)柔性基板從圖中未示出的電源向振子22施加電 場時(shí)，如圖10和11所示，在振子22中激起兩個(gè)彎曲振動(dòng)。圖10表示在垂直于上述面的方向上在上推振動(dòng)模式中的變形狀 態(tài)振動(dòng)構(gòu)件的主體2001的彎曲振動(dòng)的駐波振動(dòng)模式之一。在圖10 中，由彎曲振動(dòng)引起的位移在振動(dòng)構(gòu)件的主體的中間部分處最大(振 動(dòng)的振幅最大)。將該位置稱為振動(dòng)的波腹。在圖10中，在位置Ll 和L2處，振動(dòng)位移接近于零。這一位置通常稱為波節(jié)。波節(jié)所處的 點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)。在如本例所述的矩形板的振動(dòng)中，波節(jié)形成直線，而不 是點(diǎn)。在本發(fā)明中，將這種直線型的波節(jié)稱為波節(jié)線。當(dāng)振動(dòng)板是圓 盤狀時(shí)，沿徑向方向形成的波節(jié)線是同心的這種波節(jié)線稱為波節(jié)圓。圖11表示在振動(dòng)構(gòu)件的主體中形成的另一種駐波振動(dòng)模。在垂直 于上述波節(jié)線Ll和L2的方向上形成波節(jié)線L3-L5。通過將上述兩個(gè)振動(dòng)模式以7T/2的時(shí)間相位差疊加，摩擦接觸突 起2002、 2003被以橢圓運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)，以便相對于,皮驅(qū)動(dòng)構(gòu)件25驅(qū)動(dòng)振 子22和連接于其上的保持器24。如上所述，本例的直線型超聲波振子，通過引起具有所述壓電元 件和接觸構(gòu)件的所述振子的橢圓運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)與所述振子的接觸構(gòu)件接 觸的4皮驅(qū)動(dòng)構(gòu)件25。如上所述，具有上述結(jié)構(gòu)的直線型超聲波馬達(dá)，由于借助摩擦進(jìn) 行驅(qū)動(dòng)，所以常常引起吱吱聲等噪音。這種吱吱聲(噪音)是由于產(chǎn)生除了用于馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的振動(dòng)模式之 外的不需要的振動(dòng)模式(如在本例中圖14所示的振動(dòng))而引起的。這 種不需要的振動(dòng)模式，作為不需要的振動(dòng)的固有頻率與用于驅(qū)動(dòng)的頻 率之差，產(chǎn)生吱吱聲。從而，在本例中，為了防止產(chǎn)生這種吱吱聲，在支承構(gòu)件與振子之間配置振動(dòng)阻尼器，以便在不阻礙驅(qū)動(dòng)模式的情況下，有效地衰減 不需要的振動(dòng)模式。圖12表示阻尼器的設(shè)置點(diǎn)。從圖10所示的振動(dòng)模式可以明確，在Ll-L2和L3-L5的交點(diǎn) (Ql-Q6)處，存在對于兩個(gè)驅(qū)動(dòng)模式共同的六個(gè)波節(jié)。另一方面，如圖14和15所示，要被衰減的不需要的模式具有三 個(gè)波節(jié)線(L6-L8)。這些波節(jié)線不與上述點(diǎn)Ql-Q6精確地一致。從而，在任何這樣的 點(diǎn)處的衰減都可以相應(yīng)地達(dá)到阻尼效果。然而，在本實(shí)施例中，為了有效地衰減不需要的振動(dòng)，從六個(gè)點(diǎn) Ql-Q6中選出不需要的振動(dòng)的振幅比較大的點(diǎn)Ql和Q2。將振動(dòng)阻尼 器23配置在所述兩個(gè)點(diǎn)上。圖13A和13B表示振動(dòng)阻尼器23的形狀。如圖13A和13B所示，在平板狀的基部2323上形成兩個(gè)半球狀 的突起(Pl-P2)。該阻尼器可以由諸如彈性橡膠(丁基橡膠)等高阻 尼材料和高阻尼彈性體等構(gòu)成。突起P1、 P2分別形成在對應(yīng)于上述Ql、 Q2的位置處。該振動(dòng) 阻尼器23被保持在保持器24與振動(dòng)構(gòu)件22之間，以便使所述壓電元 件表面的上述兩個(gè)點(diǎn)與Pl、 P2接觸。借此，可以有效地防止上述咬 吱聲噪音。例2在本例2中，描述一種與例1不同的直線型超聲波馬達(dá)的另外一 種結(jié)構(gòu)。圖16A和16B分別是用于描述本發(fā)明的例2的超聲波馬達(dá)的的剖 視圖和底視圖。在本例中，振動(dòng)構(gòu)件與作為被驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的滑動(dòng)件接觸并被驅(qū)動(dòng)。 從而，為了在大的跨度上穩(wěn)定地保持接觸狀態(tài)，利用均衡彈簧26對它 們進(jìn)4于支承。均衡彈簧26限制振動(dòng)構(gòu)件在圖中的Y方向上的自由度，對于圍繞X軸和Y軸的自由度，具有小的剛性，不會(huì)影響施加到振動(dòng)構(gòu)件和 滑動(dòng)件上的壓力。從而，均衡彈簧26通常呈薄板的形狀。由于該板簧的多種共振模 式，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生噪音。為了解決上述問題，在本例中，將作為振動(dòng)阻尼構(gòu)件的阻尼橡膠 的一個(gè)面接合到均衡彈簧上，使形成在另一個(gè)面上的突起與對應(yīng)于 Ql-Q6的點(diǎn)接觸。這種結(jié)構(gòu)防止導(dǎo)致吱吱聲的不需要的模式的產(chǎn)生，并消除在驅(qū)動(dòng) 過程中被均衡彈簧激起的噪音的產(chǎn)生。例3在本例3中，將作為振動(dòng)阻尼構(gòu)件的阻尼橡膠形成與均衡彈簧成 為一體的形狀。圖17A和17B分別是用于描述本例的超聲波馬達(dá)的結(jié)構(gòu)的剖視圖 和底視圖。在本例的超聲波馬達(dá)中，如圖17A和17B所示，整個(gè)均衡彈簧通 過外嵌(outsert)成形，涂敷具有高阻尼系數(shù)的丁基橡膠。在所述振 子的波節(jié)Ql和Q2的位置，類似地成一體地形成與上面所述的突起具 有相同形狀的突起。利用橡膠涂敷整個(gè)均衡彈簧，加強(qiáng)了橡膠與彈簧之間的粘著，以 便顯著地改善彈簧的阻尼效果和穩(wěn)定性，達(dá)到更可靠地降低噪音的效 果。例4在本例4中，壓力彈簧構(gòu)成用于使振動(dòng)阻尼構(gòu)件與振動(dòng)構(gòu)件22 和滑動(dòng)件25在共同的波節(jié)處壓力接觸的壓力施加單元。圖18A和18B分別是用于描述本例的超聲波馬達(dá)的結(jié)構(gòu)的剖視圖和底視圖。在本例中，將板狀壓力彈簧28在其兩端固定到諸如托架等主體的 一部分上。設(shè)置在其中心附近的兩個(gè)突起2801、 2802與振動(dòng)構(gòu)件22 的壓電元件部分直接接觸，以便向振動(dòng)構(gòu)件施加壓力。兩個(gè)突起2801、 2802的接觸位置與共同波節(jié)Ql和Q2的位置相 一致，其中，在上面的例子中，使阻尼構(gòu)件與所述波節(jié)Ql、 Q2接觸。
如上所述，通過加壓單元與振動(dòng)構(gòu)件中的共同波節(jié)的直接接觸施 加壓力，能夠極大地減少由于限制驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的振動(dòng)引起的損失(支承 損失)，并且只抑制不需要的模。
例5
在本例5中，與壓力彈簧分開地設(shè)置例4中的加壓構(gòu)件的突起(突 起29)。
圖19A和19B分別是用于說明本例的超聲波馬達(dá)的結(jié)構(gòu)的剖視圖 和底視圖。
根據(jù)本例，突起29分別具有尖銳的頂端，用于和振動(dòng)構(gòu)件的壓電 元件21接觸。借此，突起與部分Q1或Q2接觸的區(qū)域非常小(接近 于一個(gè)點(diǎn))，以便減少對于驅(qū)動(dòng)模式的有害影響。
例6
在本例6中，在加壓突起29與壓電元件21之間的接觸力，在驅(qū) 動(dòng)力產(chǎn)生方向(垂直于加壓方向)上被加強(qiáng)。如下面所述，驅(qū)動(dòng)力經(jīng) 由突起29傳遞。
圖20A和20B分別是用于說明本例的超聲波馬達(dá)的結(jié)構(gòu)的剖視圖 和放大圖。
在本例中，例如，在對應(yīng)于壓電元件21的位置Ql和Q2的位置 處，形成深度為0.2 ~0.3mm的孔2101。突起29的頂端2901與所述
孔接合。
借助這種結(jié)構(gòu)，在不會(huì)對驅(qū)動(dòng)振動(dòng)模式產(chǎn)生有害影響的情況下， 由壓力彈簧28和突起29施加壓力，并且能夠通過這些構(gòu)件向托架或 者主體的其它部分傳遞驅(qū)動(dòng)力。從而，可以簡化結(jié)構(gòu)。
例7
在本例7中，由用于在振子與被驅(qū)動(dòng)構(gòu)件之間傳遞驅(qū)動(dòng)力的構(gòu)件 構(gòu)成振動(dòng)阻尼器。
圖21A和21B分別是用于說明本例的超聲波馬達(dá)的結(jié)構(gòu)的剖視圖和底S見圖。
在本例中，饋電器(柔性印刷基板，下面稱之為柔性基板)31被 連接到接合到振子上的壓電元件21上，并被螺釘33在兩側(cè)固定到固 定構(gòu)件上。
固定構(gòu)件具有定位銷34，用于將柔性基板定位，以便精確地決定 接合到柔性基板上的振子的固定位置。
該柔性基板在背面被壓力彈簧32推壓。彈簧的半球狀的頂端以預(yù) 定的壓力推壓振子的驅(qū)動(dòng)模式的共同波節(jié)Ql、 Q2。
具有由諸如聚酰亞胺等薄的樹脂形成的基部的上述柔性基板31， 在加壓方向(Z方向)上具有極低的剛性，表現(xiàn)出相對于滑動(dòng)件25的 滑動(dòng)面的順從性(tractability )。
另一方面，柔性基板具有大的寬度，以便在驅(qū)動(dòng)方向(X方向) 上具有高的抗彎剛性，以便有效地傳遞驅(qū)動(dòng)力。
從而，柔性基板起著饋電器的作用，并具有支承振子的功能和輸 出傳遞的功能。
如上所述，在本發(fā)明中，使振動(dòng)阻尼器與用于驅(qū)動(dòng)的駐波振動(dòng)的 共同的波節(jié)的中不需要的振動(dòng)具有大的振幅的點(diǎn)接觸。
換句話說，使作為振動(dòng)限制構(gòu)件的阻尼構(gòu)件或者加壓構(gòu)件與對于 驅(qū)動(dòng)模式是共同的波節(jié)、但是是不需要的振動(dòng)的波腹(較大振幅的點(diǎn)) 的點(diǎn)接觸，以便只衰減不需要的振動(dòng)模式。
如上所述，可以在不降低馬達(dá)的效率的情況下，有效地降低吱吱 聲等噪音。
在上述實(shí)施例中，阻尼器的突起是半球形的，但是，當(dāng)然突起的 形狀并不局限于此，只要阻尼器以較小的接觸面積與振子的波節(jié)接觸 即可例如，可以是錐形。
類似地，接觸部(2801、 2802、 29)的頂端的形狀并不局限于半 球形或錐形，只要具有盡可能小的接觸面積，可以是具有尖銳的頂端 的任何形狀。
盡管上面參照示范性的實(shí)施形式對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不局限于所揭示的示范性的實(shí)施形式。下面所附權(quán) 利要求，給出了最廣泛的解釋，從而包含了所有改型和等價(jià)的結(jié)構(gòu)和 功能。
權(quán)利要求
1.一種振動(dòng)波驅(qū)動(dòng)裝置，包括具有電機(jī)械轉(zhuǎn)換裝置的振子、支承所述振子的支承構(gòu)件、以及與所述振子的一部分接觸并被所述振子中激起的振動(dòng)摩擦驅(qū)動(dòng)的被驅(qū)動(dòng)構(gòu)件，在所述振動(dòng)波驅(qū)動(dòng)裝置中，所述支承構(gòu)件包括與所述振子一起振動(dòng)的振動(dòng)部、用于固定所述支承構(gòu)件的固定部、以及用于將所述振動(dòng)部與所述固定部連接起來并支承所述振子的支承部；以及所述支承部由片材的疊層體構(gòu)成。
2. 如權(quán)利要求l所述的振動(dòng)波驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，構(gòu)成所述支承部的片材由有機(jī)材料構(gòu)成，并且，所迷支承部還包括彈性模量比疊層體的彈性模量高的加強(qiáng)構(gòu)件。
3. 如權(quán)利要求2所述的振動(dòng)波驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述疊層體由樹脂構(gòu)成。
4. 如權(quán)利要求2所述的振動(dòng)波驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述加強(qiáng)構(gòu)件由銅類引線材料構(gòu)成。
5. 如權(quán)利要求l所述的振動(dòng)波驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述支承構(gòu)件是連接到電機(jī)械能量轉(zhuǎn)換元件上的柔性印刷基板。
6. 如權(quán)利要求2所述的振動(dòng)波驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述加強(qiáng)構(gòu)件設(shè)置在用于摩擦驅(qū)動(dòng)被驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的振動(dòng)的波節(jié)、同時(shí)也是與有用的振動(dòng)不同的不需要的振動(dòng)的波腹的點(diǎn)處。
7. —種振動(dòng)波驅(qū)動(dòng)裝置，包括振子，所述振子至少由壓電元件和接觸構(gòu)件構(gòu)成，通過將駐波振動(dòng)合成，所述振子能夠引起橢圓運(yùn)動(dòng)；以及，支承構(gòu)件，所述支承構(gòu)件用于支承所述振子；所述振動(dòng)波驅(qū)動(dòng)裝置，借助所述振子的橢圓運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)與振子的接觸構(gòu)件接觸的被驅(qū)動(dòng)構(gòu)件，其中，所述振動(dòng)波驅(qū)動(dòng)裝置具有振動(dòng)防止構(gòu)件，所述振動(dòng)防止構(gòu)件與在振子中激起的多個(gè)駐波振動(dòng)的波節(jié)圓或者波節(jié)線的共同波節(jié)當(dāng)中的不同于振子的支承部的波節(jié)接觸。
8. 如權(quán)利要求7所述的振動(dòng)波驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，振動(dòng)防止構(gòu)件由振動(dòng)阻尼構(gòu)件構(gòu)成。
9. 如權(quán)利要求8所述的振動(dòng)波驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，振動(dòng)阻尼構(gòu)件具有用于和所述振子近似于點(diǎn)接觸的形狀。
10. 如權(quán)利要求9所述的振動(dòng)波驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述振動(dòng)阻尼構(gòu)件的與所述振子接觸的部分具有半球形或者圓錐形的形狀。
11. 如權(quán)利要求8所述的振動(dòng)波驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述振動(dòng)阻尼構(gòu)件由彈性橡膠或者具有高阻尼特性的彈性體構(gòu)成。
12. 如權(quán)利要求8所述的振動(dòng)波驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述振力口壓單元構(gòu)成。
13.如權(quán)利要求7所迷的振動(dòng)波驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述振力的傳遞構(gòu)件構(gòu)成,
全文摘要
一種振動(dòng)波驅(qū)動(dòng)裝置，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括具有電機(jī)械轉(zhuǎn)換裝置的振子、支承所述振子的支承構(gòu)件、以及與所述振子的一部分接觸并被所述振子中激起的振動(dòng)摩擦驅(qū)動(dòng)的被驅(qū)動(dòng)構(gòu)件，在所述振動(dòng)波驅(qū)動(dòng)裝置中，所述支承構(gòu)件包括與所述振子一起振動(dòng)的振動(dòng)部、用于固定所述支承構(gòu)件的固定部、以及用于將所述振動(dòng)部與所述固定部連接起來并支承所述振子的支承部；所述支承部由片材的疊層體構(gòu)成。
文檔編號H02N2/00GK101674029SQ20091017050
公開日2010年3月17日 申請日期2009年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月9日
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