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Dokumentenidentifikation DE10244432A1 17.04.2003
Titel Drehaktor und Verfahren zum Steuern eines Aktors
Anmelder Mitsuba Corp., Kiryu, Gunma, JP
Erfinder Tsukui, Michio, Kiryu, Gunma, JP;
Sutou, Kenji, Kiryu, Gunma, JP;
Kasai, Makoto, Kiryu, Gunma, JP;
Kawakura, Yuko, Kiryu, Gunma, JP;
Aoki, Shigeki, Kiryu, Gunma, JP
Vertreter HOFFMANN · EITLE, 81925 München
DE-Anmeldedatum 24.09.2002
DE-Aktenzeichen 10244432
Offenlegungstag 17.04.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 17.04.2003
IPC-Hauptklasse H02N 2/00
Zusammenfassung Ein Antriebskörper (1), welcher ein piezo-elektrisches Element vom bimorphen Typ ist, ist an einer Welle (2) angebracht. Die Welle (2) ist drehbar mittels eines Halters (12) gelagert. Eine Blattfeder (13) ist am oberen Ende des Halters (12) angebracht. Die Blattfeder (13) befindet sich in elastischem Kontakt mit dem oberen Ende der Welle (2). Die Reibung zwischen der Welle (2) und der Blattfeder (13) wirkt als eine die Drehung unterdrückende Kraft auf die Welle (2). Eine Sägezahnspannung wird an den Antriebskörper (1) durch einen Draht angelegt, der sich durch die Welle (2) hindurch erstreckt, welche einen Hohlraum hat. Wenn die Sägezahnspannung an ihn angelegt ist, schwingt der Antriebskörper (1) nach rechts und links. Der Antriebskörper (1) dreht sich aufgrund des Unterschieds in der Trägheitskraft, der sich aus dem Unterschied in der Verformungsgeschwindigkeit des Körpers (1) ergibt, in einer bestimmten Richtung um die Welle (2) herum. Die an den Antriebskörper (1) angelegte Spannung kann wiederholt linear ansteigen und abfallen oder eine Sinuswellenform haben. In beiden Fällen steigt die Spannung in einer Zeit T1 von einem Minimalwert auf einen Maximalwert an und fällt dann in einer Zeit T2, die sich von der Zeit T1 unterscheidet, von dem Maximalwert auf den Minimalwert ab.

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG (Gebiet der Erfindung)

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drehaktor mit einem Antriebskörper, welcher um seine Drehachse herum drehbar ist. Genauer gesagt bezieht sich die vorliegenden Erfindung auf eine Technik, welche nützlich ist, wenn sie auf Scheibenwischer für Fahrzeuge, im Freien angebrachte Kameras sowie Messeinrichtungen wie beispielsweise Geschwindigkeitsmesser angewandt wird. Diese Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Steuern eines Aktors, welcher durch die Schwingung eines elektromechanischen Energieumwandlers wie beispielsweise eines piezoelektrischen Elements angetrieben ist. Genauer gesagt bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Steuern eines Aktors, welches die Geräusche reduzieren kann, die der Aktor macht, wenn sich die Eingangsspannung verändert.

(Stand der Technik)

Bis jetzt wird ein stangenförmiges Element, wie beispielsweise ein Scheibenwischerblatt, angetrieben, um eine Glasscheibe zu wischen, und ein stangenförmiges Element wie beispielsweise der Zeiger einer Messeinrichtung oder einer Uhr wird angetrieben, um einen numerischen Wert anzuzeigen.

Im allgemeinen verwenden Wischer, Messeinrichtungen und Uhren Drehaktoren, die durch elektromagnetische Motoren oder hydraulischen Druck oder Luftdruck angetrieben sind. Elektromagnetische Motoren und ähnliche Einrichtungen haben jedoch eine beträchtliche Größe. Aufgrund ihrer Größe sind ihre Ausgestaltungs- und Montagemöglichkeiten beschränkt. Beispielsweise ist wünschenswert, dass eine kleine CCD Kamera mit einem Wischer ausgestattet werden könnte, um die Vorderseite der Kamera zu reinigen, aber ein Wischer mit einem Motor oder einem Aktor kann nicht verwendet werden, weil er das Gesichtsfeld der Kamera reduziert und einen großen Raum benötigt. Die meisten herkömmlichen Antriebsmechanismen mit einem elektromagnetischen Motor oder einer ähnlichen Einrichtung erfordern einen Verzögerer, ein Gelenk und ähnliches neben dem elektromagnetischen Motor oder ähnlichem. Unvermeidbar tendiert der Antriebsmechanismus dazu, massiv und schwer zu sein, und er hat Probleme bezüglich des Raums und des Gewichts. Die Herstellkosten des Antriebsmechanismus sind hoch aufgrund seiner Größe und seines Gewichts.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Drehaktor zu schaffen, welcher einen einfachen Aufbau hat, keinen elektromagnetischen Motor oder eine ähnliche Einrichtung hat und dennoch ein stangenförmiges Element antreiben kann. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, die Geräusche zu reduzieren, die der Aktor erzeugt, während er arbeitet.

Um diese Ziele zu erreichen, weist ein Aktor gemäß der vorliegenden Erfindung folgendes auf: einen Antriebskörper mit zumindest einem Teil, der schwingt; ein Wellenelement, an welchem der Antriebskörper angebracht ist; einen Lagerabschnitt, welcher das Wellenelement lagert und es dem Wellenelement ermöglich, sich zu drehen; und ein Widerstandselement zum Aufbringen einer die Drehung unterdrückenden Kraft auf das Wellenelement, um eine Drehung des Wellenelements zu unterdrücken.

Wenn der Antriebskörper schwingt, dreht sich das mittels des Lagerabschnitts gelagerte Wellenelement. Der Antriebskörper dreht sich oder oszilliert. Im Grunde genommen dreht sich der Antriebskörper, obwohl der Aktor einen einfachen Aufbau hat, der nur vier Teile beinhaltet, d. h. den Antriebskörper, das Wellenelement, den Lagerabschnitt und das die Drehung unterdrückende Element. Da er weder einen elektromagnetischen Motor noch einen Gelenkmechanismus hat, kann der Aktor, in welchem sich ein als stangenförmiges Element oder ähnliches ausgebildeter Antrieb dreht, klein und leicht sein. Da eine Position zur Anbringung des Aktors nicht durch einen Motor oder ein Gelenk beschränkt ist, kann das Layout der Einrichtung verbessert werden. Der Aktor kann in einem engen und kleinen Raum vorgesehen sein. In dem Aktor kann das die Drehung unterdrückende Element die die Drehung unterdrückende Kraft in Form einer Reibkraft aufbringen. Wenn dies der Fall ist, kann das die Drehung unterdrückende Element an dem Lagerabschnitt vorgesehen sein. Alternativ kann das die Drehung unterdrückende Element eine Blattfeder sein, die sich in elastischem Kontakt mit dem Wellenelement befindet. Die Blattfeder kann sich in elektrischem Kontakt mit einem Endbereich des Wellenelements befinden, oder sie kann sich in elastischem Kontakt mit einer Seite des Wellenelements befinden. Das die Drehung unterdrückende Element kann an dem Wellenelement vorgesehen sein. Das die Drehung unterdrückende Element kann auch ein Eingriffsstreifen sein, der sich in nachgiebigem Kontakt mit dem Lagerabschnitt befindet.

Außerdem kann der Antriebskörper beispielsweise ein piezoelektrisches Element vom bimorphen Typ sein.

Eine Spannung mit einer Sägezahnwellenform kann an das piezoelektrische Element angelegt werden.

Das Wellenelement kann einen Hohlraum haben, der sich in axialer Richtung erstreckt, wobei sich ein Draht durch den Hohlraum hindurch erstreckt, um dem Antriebskörper elektrische Energie zuzuführen.

Der Antriebskörper kann in Form von mehreren Körpern vorgesehen sein, die an dem Wellenelement angebracht sind.

Eine Wischereinrichtung gemäß dieser Erfindung weist folgendes auf: ein Wischerblatt, das auf einer Wischfläche anordenbar ist, wobei das Wischerblatt einen Antriebskörper hat, welcher zumindest in einem Teil schwingt; ein Wellenelement, an welchem der Antriebskörper angebracht ist; einen Lagerabschnitt, welcher das Wellenelement lagert und es dem Wellenelement ermöglich, sich zu drehen; und ein Widerstandselement zum Aufbringen einer die Drehung unterdrückenden Kraft auf das Wellenelement, um eine Drehung des Wellenelements zu unterdrücken.

Wenn der Antriebskörper schwingt, dreht sich das mittels des Lagerabschnitts gelagerte Wischerblatt, und das Wischerblatt dreht sich oder oszilliert. Die Wischereinrichtung kann daher klein und leicht sein, ohne einen elektromagnetischen Motor und einen Gelenkmechanismus zu verwenden. Da eine Position zum Anbringen des Aktors nicht durch einen Motor oder ein Gelenk beschränkt ist, kann das Layout der Einrichtung verbessert werden. Der Aktor kann in einem engen und kleinen Raum vorgesehen werden.

Die Wischereinrichtung kann so ausgestaltet sein, dass sie an der Vorderseite einer CCD Kamera anbringbar ist. Sie kann eingebettet in eine Wischereinheit sein, welche an der Vorderseite der CCD Kamera anbringbar ist. Die CCD Kamera kann an einem Fahrzeug angebracht sein.

Ein Anzeiger gemäß dieser Erfindung weist folgendes auf: einen Zeiger, der aus einem Antriebskörper besteht, der zumindest einen Teil hat, welcher schwingt; ein Wellenelement, an welchem der Antriebskörper angebracht ist; einen Lagerabschnitt, welcher das Wellenelement lagert und es dem Wellenelement ermöglich, sich zu drehen; und ein Widerstandselement zum Aufbringen einer die Drehung unterdrückenden Kraft auf das Wellenelement, um eine Drehung des Wellenelements zu unterdrücken.

Wenn der Antriebskörper schwingt, dreht sich der mittels des Lagerabschnitts gelagerte Zeiger, und der Zeiger dreht sich oder oszilliert. Der Anzeiger kann daher klein und leicht sein, ohne einen elektromagnetische Motor zu verwenden. Der Antriebskörper kann an dem Zeiger angebracht sein, nicht integral mit dem Zeiger ausgebildet. Außerdem kann der Antriebskörper, nicht der Zeiger, an dem Wellenelement angebracht sein. In diesem Fall ist der Zeiger an dem Antriebskörper gesichert.

Die Anzeigeeinrichtung kann ein Geschwindigkeitsmesser sein, wobei der Zeiger eine Geschwindigkeit eines Fahrzeugs anzeigt. Sie kann weiter einen Sensor zum Erfassen einer Position des Zeigers aufweisen.

Ein Motor gemäß der vorliegenden Erfindung weist folgendes auf: einen Antriebskörper mit zumindest einem Teil, der schwingt; ein Wellenelement, an welchem der Antriebskörper angebracht ist; einen Lagerabschnitt, welcher das Wellenelement lagert und es dem Wellenelement ermöglich, sich zu drehen; und ein Widerstandselement zum Aufbringen einer die Drehung unterdrückenden Kraft auf das Wellenelement, um eine Drehung des Wellenelements zu unterdrücken.

Wenn in dem Motor gemäß der Erfindung der Antriebskörper schwingt, dreht sich das Wellenelement in einer vorbestimmten Richtung. Der Antriebskörper kann ein piezo-elektrisches Element vom bimorphen Typ sein. Der Abschnitt, welcher eine Antriebskraft auf das Wellenelement aufbringt, kann leicht sein. Der Motor kann daher klein und leicht sein, eine geringe Trägheit haben und schnell auf die Eingangsenergie antworten.

Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern eines Aktors geschaffen, welcher mittels einer Schwingung eines elektromagnetischen Energieumwandlers angetrieben wird, die durch eine Veränderung einer Spannung, die an den elektromechanischen Energieumwandler angelegt wird, erzeugt wird, wobei diese Spannung linear von einem Minimalwert auf einen Maximalwert in einer Zeit T1 ansteigt und in einer Zeit T2 linear von dem Maximalwert auf den Minimalwert fällt, wobei die Zeit T2 sich von der Zeit T1 unterscheidet.

Die Spannung kann sich in der Nähe des Maximalwerts und des Minimalwerts entlang einer Kurve ändern.

Gemäß dieser Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern eines Aktors geschaffen, welcher mittels einer Schwingung eines elektromagnetischen Energieumwandlers angetrieben wird, die durch eine Veränderung einer Spannung, die an den elektromechanischen Energieumwandler angelegt wird, erzeugt wird, wobei die Spannung eine Sinuswellenform hat, von einem Minimalwert auf einen Maximalwert für eine Zeit T1 ansteigt und in einer Zeit T2, die sich von der Zeit T1 unterscheidet, von dem Maximalwert auf dem Minimalwert abfällt.

Bei diesem Verfahren hat die Spannung eine lineare Wellenform, wobei die Zeit T1 anders ist als die Zeit T2, oder eine Sinuswellenform, die auf den elektromechanischen Umwandler angewandt wird. In beiden Fällen kann ein Unterschied in der Verformungsgeschwindigkeit des Energieumwandlers erzielt werden, eine Kraft kann erzeugt werden, die groß genug ist, um den Aktor anzutreiben, und eine schnelle Spannungsänderung kann gemildert werden. Daher können die Betriebsgeräusche stark reduziert werden, ohne die Kraft zum Antreiben des Aktors zu reduzieren, und die Ruhe des Aktors kann verbessert werden.

Bei einem Verfahren zum Steuern eines Aktors, welcher mittels einer Schwingung eines elektromagnetischen Energieumwandlers angetrieben wird, die durch eine Veränderung einer Spannung, die an den elektromechanischen Energieumwandler angelegt wird, erzeugt wird, hat die Spannung eine trapezoide Wellenform und bleibt für eine vorbestimmte Zeit auf einem Minimalwert und für eine vorbestimmte Zeit auf einem Maximalwert.

Die Spannung kann sich an beiden Enden der oberen und unteren Seite der trapezoiden Wellenform entlang einer Kurve verändern. Die Spannung mit der trapezoiden Wellenform kann von einem Minimalwert auf einen Maximalwert für die Zeit T1 ansteigen und für die Zeit T2, die sich von der Zeit T1 unterscheidet, von dem Maximalwert auf den Minimalwert abfallen.

Wenn die Spannung mit dieser Wellenform auf den elektromagnetischen Energieumwandler angewandt wird, kann die Veränderung der Spannung gemildert werden, und die Geräusche, die der Aktor macht, während er arbeitet, können reduziert werden, wobei die Spannungsspitzen keine scharfen Kanten sind.

Die Spannung kann in einer Zeit T1 von einem Minimalwert auf einen Maximalwert ansteigen und in der Zeit T2 von dem Maximalwert auf den Minimalwert abfallen, wobei die Zeiten T1 und T2 ein Verhältnis von T1 : T2 haben, das zwischen 0,05 : 0,95 und 0,2 : 0,8 liegt.

Die Betriebsgeräusche des Aktors können reduziert werden, wobei die Kraft jedoch groß genug bleibt, um ihn anzutreiben.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern eines Aktors geschaffen, welcher angetrieben wird als Spannung eines veränderlichen Werts, die an einen elektromagnetischen Energieumwandler angelegt wird, um den Energieumwandler zum Schwingen zu bringen, wobei sich die Spannung in der Nähe eines Maximalwerts und eines Minimalwerts entlang einer Kurve ändert.

Die Spannung ändert sich nämlich sanft in der Nähe des Maximalwerts und des Minimalwerts und kann bei jedem Spitzenwert für einige Zeit verbleiben. Die Spannungsspitzen sind keine scharfen Kanten, was die Geräusche, die der Aktor macht, während er arbeitet, reduziert.

Der in dem obenbeschriebenen Verfahren zum Steuern des Aktors verwendete elektromechanische Energieumwandler kann ein piezo-elektrisches Element vom bimorphen Typ sein, das aus piezo-elektrischer Keramik hergestellt ist.

Die oben beschriebenen und weitere Ziele und neue Merkmale der vorliegenden Erfindung werden deutlicher aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1A und 1B sind schematische Darstellungen des grundlegenden Aufbaus eines Aktors gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Drehaktors gemäß der einer Ausführungsform dieser Erfindung;

Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Aufbau zum Aufbringen einer Kraft darstellt, die die Drehung des Aktors in Fig. 2 unterdrückt;

Fig. 4 ist eine Seitenansicht, welche einen anderen Aufbau zum Aufbringen eines Widerstands gegen die Drehung des Aktors in Fig. 2 darstellt;

Fig. 5 ist eine Seitenansicht zum Erläutern des Energiezuführsystems, welches in dem Aktor in Fig. 2 verwendet wird;

Fig. 6 ist ein Diagramm, welches die Wellenform einer auf den in Fig. 2 dargestellten Aktor aufgebrachten Spannung darstellt;

Fig. 7 ist ein Diagramm, welches darstellt, wie der Antriebskörper in dem Aktor arbeitet, wenn die Spannung in Fig. 6 an den Aktor angelegt wird;

Fig. 8 ist eine teilweise ausgeschnittene perspektivische Ansicht eines Wischers oder einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, welche den in Fig. 2 dargestellten Aktor verwendet;

Fig. 9A ist eine Vorderansicht eines Geschwindigkeitsmessers oder einer dritten Ausführungsform der Erfindung, welche den Aktor aus Fig. 2 aufweist;

Fig. 9B ist eine Schnittansicht des Geschwindigkeitsmessers, welche den Zeiger des Geschwindigkeitsmessers darstellt;

Fig. 10 ist eine Schnittansicht eines Motors oder einer vierten Ausführungsform der Erfindung, auf welche der Aktor in Fig. 2 angewandt wird;

Fig. 11A ist eine Draufsicht eines Drehaktors, welcher eine fünfte Ausführungsform der Erfindung ist;

Fig. 11B ist eine Vorderansicht des Drehaktors, der in Fig. 11A dargestellt ist;

Fig. 12 ist ein Diagramm, welches erläutert, wie der Drehaktor arbeitet, wenn die in Fig. 6 dargestellte Spannung an den Drehaktor angelegt wird;

Fig. 13 ist eine perspektivische Ansicht eines Drehaktors, welcher eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;

Fig. 14 ist ein Diagramm, welches die Wellenform einer Spannung darstellt, die in einem Verfahren zum Steuern eines Aktors angelegt wird, welches Verfahren eine siebte Ausführungsform dieser Erfindung ist;

Fig. 15 ist ein Diagramm, welches die Wellenform einer Spannung darstellt, die in einem Verfahren zum Steuern eines Aktors angelegt wird, welches Verfahren eine achte Ausführungsform dieser Erfindung ist;

Fig. 16 ist ein Diagramm, welches die Wellenform einer Spannung zeigt, welche anstelle der in Fig. 15 gezeigten Spannung angelegt werden kann;

Fig. 17 ist ein Diagramm, welches die Wellenform einer Spannung darstellt, die in einem Verfahren zum Steuern eines Aktors angelegt wird, welches Verfahren eine neunte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;

Fig. 18 ist ein Diagramm, welches die Wellenform einer Spannung zeigt, die in einem Verfahren zum Steuern eines Aktors angelegt wird, welches Verfahren eine zehnte Ausführungsform der Erfindung ist; und

Fig. 19 ist ein Diagramm, welches die Wellenform einer Spannung darstellt, welche anstelle der in Fig. 18 dargestellten Spannung angelegt wird.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.

(Erste Ausführungsform)

Die Fig. 1A und 1B sind schematische Darstellungen des grundlegenden Aufbaus eines Aktors gemäß der vorliegenden Erfindung. Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Drehaktors, welche die erste Ausführungsform der Erfindung ist.

Wie in den Fig. 1A und 1B dargestellt, weist der Aktor gemäß dieser Erfindung einen Antriebskörper 1 auf, eine Welle (Wellenelement) 2 sowie einer Lagerabschnitt 3. Der Antriebskörper 1 ist geformt wie eine flache Platte. Die Welle 2 hält den Antriebskörper 1. Der Lagerabschnitt 3 lagert die Welle 2. Der Antriebskörper 1 ist eine bimorphes piezo-elektrisches Element, welches ein elektromechanischer Energieumwandler ist. Ein Antrieb 5 bringt durch einen Draht 4 eine Spannung auf den Antriebskörper 1 auf. Wenn die Spannung angelegt ist, biegt sich der Antriebskörper 1 um sein proximales Ende herum, welches mit der Welle 2 verbunden ist. Das distale Ende des Antriebselements 1 bewegt sich daher in der Richtung des Pfeils X. Der Lagerabschnitt 3 lagert die Welle 2, wodurch sich die Welle 2 drehen kann. Eine Kraft, welche die Drehung unterdrückt, gibt die Welle 2. Die die Drehung unterdrückende Kraft wird beispielsweise in Form einer Reibungskraft aufgebracht. Die Reibungskraft wird durch ein Blattfeder in 13 in dem Aktor in Fig. 2 erzeugt.

In dem in Fig. 2 dargestellten Aktor 11 ist die Welle 2, welche den Antriebskörper 1 hält, an einem Halter 12 befestigt. Der Halter 12 erfüllt die Funktion des in Fig. 1A und 1B dargestellten Lagerabschnitts 3. Das heißt, er lagert die Welle 2, wobei sich die Welle 2 drehen kann. In dem Aktor 11 ist der Antriebskörper 1 ein piezo-elektrisches Element, welches 20 mm lang und 3 mm hoch ist, und die Welle 2 hat einen Durchmesser von 4 mm.

Der Halter 12 hält eine Blattfeder (ein Widerstandselement) 13 am oberen Ende. Die Blattfeder 13 bringt eine Reibkraft auf das obere Ende der Welle 2 auf und übt so die die Drehung unterdrückende Kraft aus. Wie später noch genauer beschrieben wird, ist die die Drehung unterdrückende Kraft, die auf die Welle 2 ausgeübt wird, essentielle für den Betrieb dieses Aktors 11. In anderen Worten ist es wichtig, eine stabile die Drehung unterdrückende Kraft zu erzeugen. Um die die Drehung unterdrückende Kraft zu erzeugen, kann eine Schraube in Kontakt mit der Welle gebracht werden. In diesem Fall kann die Schraube gedreht werden, um die die Drehung unterdrückende Kraft einzustellen. Dieses eine Schraube verwendende Verfahren kann die Kraft einstellen, aber der Einstellbereich ist klein, wodurch es nicht möglich ist, eine stabile die die Drehung unterdrückende Kraft zu erzeugen. Bei dem Aktor 11 übt die Blattfeder 13 eine die die Drehung unterdrückende Kraft auf die Welle 2 aus. Die Blattfeder 13 erzeugt eine geeignete und stabile Belastung der Welle 2. Das heißt, die die Drehung unterdrückende Kraft ist stabil.

Eine Stellschraube 24 befestigt die Blattfeder 13 am Halter 12. Die Blattfeder 13 hat eine Eingriffsöffnung 14 in der Spitze. Ein Bereich 15 mit kleinem Durchmesser, der am unteren Endbereich der Welle 2 ausgebildet ist, ist in der Öffnung 14 gehalten. Der gestufte Teil der Welle 2, definiert an ihrem oberen Ende, stößt elastisch gegen die untere Fläche der Blattfeder 13 an. Die Blattfeder 13 bringt daher die die Drehung unterdrückende Kraft auf die Welle 2 auf. Daher kann ein einfacher und kompakter Mechanismus eine stabile Belastung auf die Welle 2 aufbringen oder eine stabile die die Drehung unterdrückende Kraft auf die Welle 2 aufbringen.

Die Welle 2 und der Lagerabschnitt 3 arbeiten zusammen, um eine die die Drehung unterdrückende Kraft in dem Aktor 11 aufzubringen. Die Welle 2 und der Abschnitt 3 sind unverzichtbare Komponenten. Sie können einen Aufbau zum Erzeugen einer die Drehung unterdrückenden Kraft bilden, ohne dass andere Komponenten notwendig wären, die zur Unterdrückung der Drehung ausgebildet sind. Da dieser Aufbau bei der Welle 2 vorgesehen ist, kann er abgedichtet und staubfrei sein, wenn der Aktor beispielsweise für einen Wischer verwendet wird. Dies kann den Reibungskoeffizienten zwischen der Welle 2 und der Blattfeder 13 stabilisieren, wodurch die die Drehung unterdrückende Kraft stabil wird.

Die Blattfeder 13 kann in einen elastischen Kontakt mit der Seite der Welle 2 gebracht werden, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Genauer gesagt, hat die Welle 2 einen Bereich 16 mit kleinem Durchmesser und einen Flansch 17, und der Halter 12 hat eine Ausnehmung 18. Der Flansch 17 ist an der oberen Fläche des Halters 12 platziert, wobei der Bereich 16 mit kleinem Durchmesser lose in die Ausnehmung 18 eingesetzt ist. Außerdem ist eine Blattfeder 19 vorgesehen, die die Öffnung der Ausnehmung 18 abdeckt und in elastischem Kontakt mit dem Bereich 16 mit kleinem Durchmesser steht, wodurch eine die Drehung unterdrückende Kraft auf die Welle 2 aufgebracht wird.

Die Mittel zum Aufbringen der die Drehung unterdrückenden Kraft können an der Welle 2 angeordnet sein und nicht, wie oben beschrieben, an dem Lagerabschnitt 3. Wie Fig. 4 zeigt, können clipförmige Eingriffsstreifen 20 an der Spitze der Welle 2 vorgesehen sein. Die Eingriffsstreifen 20 sind in die Eingriffsöffnung 21 in dem Lagerbereich 3 eingepasst, um eine Reibkraft zu erzeugen. Das heißt, die Spitze der Welle 2 ist in vier elastische Streifen 20 aufgespalten, welche gebogen und in die Eingriffsöffnung 21 eingeführt sind. Die Spitzend er Streifen 20 stehen vom unteren Ende der Eingriffsöffnung 21 hervor und sind ein elastischen Kontakt mit der unteren Fläche des Lagerabschnitts 3 gesetzt. Die Streifen 20 kehren elastisch zurück, und ihr Außenumfang kontaktiert ebenfalls elastisch die Oberfläche der Eingriffsöffnung 21. Dadurch wird eine Reibung zwischen den Streifen 20 und der Eingriffsöffnung 21 erzeugt. Daher wird eine die Drehung unterdrückende Kraft auf die Welle 2 aufgebracht.

Fig. 5 ist eine Seitenansicht zum Erläutern des in dem in Fig. 2 dargestellten Aktor verwendeten Energiezuführsystems. Die Welle 2 des Aktors 11 ist eine hohle Welle. Sie hat eine axiale Öffnung 23. Wie Fig. 5 zeigt, erstreckt sich ein Draht 4 durch die Öffnung 23 hindurch zum Zuführen von elektrischer Energie zu dem Antriebskörper 1. In dem Aktor 11 ist der Draht nicht außerhalb des Antriebskörpers 1 vorgesehen. Der Draht 4 ist vielmehr in der Einrichtung vorgesehen. Daher ist der Draht 4 nicht um den Antriebskörper 1 herumgewickelt, wenn sich der Antriebskörper 1 dreht, obwohl er ein wenig verdreht wird. Der Draht 4 wird nicht beschädigt. Der Draht 4 kann sanft in das Innere der Einrichtung geführt werden. Zusätzlich kann das elektrische System wasserdicht sein, weil der Draht 4 nicht frei liegt.

An dem Aktor 11 kann eine Spannung angelegt werden, die eine Sägezahnwellenform hat, wie sie in Fig. 6 dargestellt ist. Wenn er durch die Spannung angetrieben ist, dreht sich der Aktor 11 um die Achse der Welle 2 herum. Fig. 6 ist ein Diagramm, welches die Wellenform der an den Aktor angelegten Spannung darstellt. Fig. 7 ist ein Diagramm, welches darstellt, wie der Antriebskörper 1 in dem Aktor arbeitet, wenn die in Fig. 6 dargestellte Spannung an den Aktor angelegt ist. Der Antriebskörper 1 dreht sich nach rechts in Fig. 7, wenn die Spannung sich in der positiven Phase (+) befindet, und nach links, wenn sich die Spannung in der negativen Phase (-) befindet.

Die an den Aktor angelegte Spannung verändert sich, wie in Fig. 6 dargestellt. Wenn die Spannung gleich 1 ist oder ± 0, befindet sich der Antriebskörper 1 in der neutralen Position P0. Wenn die Spannung auf einen positiven Wert 2 ansteigt, dreht sich der Antriebskörper 1 nach rechts, wie in Fig. 7 dargestellt (1 → 2). Wenn die Spannung dann auf einen negativen Wert 3 abfällt, dreht sich der Antriebskörper 1 nach links, wie in Fig. 7 dargestellt (2 → 3).

Da sich die Spannung schnell ändert (2 → 3), ist die Verformungsgeschwindigkeit des Antriebskörpers 1, wenn die Spannung abfällt (2 → 3), anders als die, wenn die Spannung langsam ansteigt (1 → 2). In anderen Worten biegt sich der Antriebskörper 1 langsam, jedes Mal wenn die Spannung ansteigt (1 → 2), und biegt sich schnell, jedes Mal wenn die Spannung abfällt (2 → 3). Daher eignet sich der Antriebskörper eine Trägheitskraft an, die Kraft, wenn die Spannung abfällt (2 → 3) ist größer als die, wenn die Spannung ansteigt (1 → 2) aufgrund des Unterschieds in der Verformungsgeschwindigkeit des Antriebskörpers 1.

Die auf die Welle 2 aufgebrachte die Drehung unterdrückende Kraft wirkt auf die Trägheitskraft ein. Die Trägheitskraft und die Reibkraft wirken gegeneinander, wenn die Antriebskörper 1 verformt wird. Bei dem Aktor 11 ist die die Drehung unterdrückende Kraft Fr so gesetzt, dass sie größer ist als die Trägheitskraft F12, wenn die Spannung ansteigt (1 → 2) und kleiner als die Trägheitskraft F23, wenn die Spannung abfällt (2 → 3). Das heißt, F12 < Fr < F23. Daher hebt die die Drehung unterdrückende Kraft Fr die Trägheitskraft F12 auf, die erzeugt wird, wenn die Spannung ansteigt (1 → 2), wodurch sich der Antriebskörper 1 langsam um den der Spannung entsprechenden Winkel dreht. Im Gegensatz dazu hebt die die Drehung unterdrückende Kraft Fr die Trägheitskraft 23, die beim Abfall der Spannung (2 → 3) nicht auf. In diesem Fall dreht sich der Antriebskörper 1 schnell in der entgegengesetzten Richtung, wenn sich die Spannung verändert, kann sich jedoch nicht um solch einen großen, der Spannung entsprechenden Winkel drehen und kann nicht in seine Anfangsposition zurückkehren.

Das heißt, wenn die Spannung abfällt (2 → 3), wirkt die Trägheit des Antriebskörpers 1 stärker als wenn die Spannung ansteigt, und der Antriebskörper 1 dreht sich weniger nach links als er sich nach rechts dreht, wenn die Spannung ansteigt (1 → 2). Der Antriebskörper 1 dreht sich daher nach rechts um einen Unterschied zwischen dem nach links gerichteten Drehwinkel und dem nach rechts gerichteten Drehwinkel. In Fig. 7 bezeichnet die Linie Q die Achse des Antriebskörpers 1, welcher sich nach rechts und dann nach links gedreht hat. Wie aus den Fällen (2 → 3) und (4 → 5) deutlich wird, dreht sich die Linie Q nach rechts, wenn sich der Antriebskörper 1 nach rechts dreht (Q1 → Q2). Die Strichpunktlinie P0 in Fig. 7 zeigt die Position (d. h. die Anfangsposition), die der Antriebskörper 1 im Fall 1 in Fig. 7 einnimmt.

Wie Fig. 6 zeigt, steigt die Sägezahnspannung nach und nach vom Wert 3 bis zum Wert 4, nachdem sie scharf vom Wert 2 auf den Wert 3 abgefallen ist. Als Ergebnis dreht sich der Antriebskörper 1 nach rechts, wie in Fig. 7 dargestellt (3 → 4). In diesem Fall steigt die Spannung mit langsamer Geschwindigkeit, und die Trägheit des Antriebskörpers 1 wirkt nur ein wenig. Der Antriebskörper 1 dreht sich nach rechts um einen Winkel, der der Spannung entspricht. Wenn die Spannung den Wert 4 erreicht (Fig. 6), fällt sie wieder schnell auf den Wert 5. Auch hier wird eine Trägheitskraft erzeugt aus dem Unterschied der Verformungsgeschwindigkeit des Antriebskörpers 1. Der Winkel, um den sich der Antriebskörper 1 nach links dreht, wenn die Spannung sich vom Wert 4 auf den Wert 5 ändert (Fig. 7), ist kleiner als der Winkel, um den sich der Antriebskörper 1 nach rechts dreht, wenn sich die Spannung vom Wert 3 auf den Wert 4 ändert (Fig. 7). Daher dreht sich der Antriebskörper nach rechts um den Unterschied im Winkel, und auch die Linie Q dreht sich nach rechts.

Wenn die Sägezahnspannung angelegt wird, dreht sich der Antriebskörper 1 nach und nach nach rechts, wie in Fig. 7 dargestellt, und war auf der durch den Unterschied in der Verformungsgeschwindigkeit des Antriebskörpers 1 erzeugten Trägheitskraft. Daher dreht sich der Antriebskörper 1 gegen den Uhrzeigersinn (siehe die Bewegung der Linie Q). Der Antriebskörper 1 wird nämlich wiederholt langsam gebogen und schnell begradigt. Der Antriebskörper 1 dreht sich von selbst in die Richtung, in welcher er langsam gebogen wird. Wenn die Spannung nach und nach abfällt und schnell ansteigt, in dem dem Modus in Fig. 6 entgegengesetzten Modus, dreht sich der Antriebskörper 1 im Uhrzeigersinn, wie in Fig. 7 dargestellt ist. Daher kann der Antriebskörper 1 rückwärts und vorwärts bewegt werden durch Umschalten des Modus der Spannungsänderung. Der Aktor kann daher oszillieren, ohne dass er einen Motor oder einen Gelenkmechanismus hätte.

Der Aktor 11 hat einen einfachen Aufbau. Nichts desto weniger kann der Antriebskörper 1 in dem Aktor 11 gedreht werden. Weder ein elektromagnetischer Motor noch ein Gelenkmechanismus ist erforderlich, um den Antriebskörper 1 anzutreiben. Der Aktor, der ein stangenförmiges Element dreht, kann klein und leicht sein. Da er keinen Motor und kein Gelenk hat, kann der Aktor überall ausgelegt werden. Der Aktor, welcher eine beliebige Komponente dreht, kann in einem kleinen Raum montiert werden.

(Zweite Ausführungsform)

Die zweite Ausführungsform dieser Erfindung wird beschrieben. Die zweite Ausführungsform ist ein Wischer für die Verwendung an CCD Kameras, welcher den Aktor 11 in Fig. 2 verwendet.

Fig. 8 ist eine teilweise ausgeschnittene, perspektivische Ansicht des Wischers 31. Im folgenden werden Elemente, Teile, etc., die der ersten Ausführungsform entsprechen, mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet, und auf eine ausführliche Beschreibung dieser Elemente wird aus Gründen der Einfachheit verzichtet.

Neuerdings werden CCD Kameras in Automobilen verwendet, so dass deren Fahrer andere Fahrer und Fußgänger sehen können, die sich an blinden Kreuzungen oder T-Mündungen nähern, ohne dass das Automobil tief in die Kreuzung oder die T-Mündung hineingefahren werden müsste. In einem solchen Fahrzeug sind einige CCD Kameras an den seitlichen Stoßdämpfern oder hinter dem vorderen Kühlergrill angebracht. Die Anzeige, die in dem Fahrzeug vorgesehen ist, zeigt ein linkes und ein rechtes Bild, die von den CCD Kameras ausgegeben werden. Wenn es regnet, haften jedoch Regentropfen an der vorderen Scheibe der CCD Kamera. Demzufolge bieten die durch die CCD Kamera erzeugten Bilder keine adäquaten Gesichtsfelder. Um die Kamera mit einem ausreichend großen Gesichtsfeld zu versehen, kann ein Wischer an dem Vorderteil der CCD Kamera angebracht werden. Dies kann jedoch nicht durchgeführt werden, weil der Wischer einen Motor zum Antreiben des Wischerblatts hat und zu groß ist, um an der Vorderseite einer CCD Kamera angebracht zu werden, welche an sich klein ist.

Der Wischer 31 gemäß der Erfindung, welcher einen Aktor verwendet, braucht keinerlei Motor. Der Wischer kann klein genug sein. Wie in Fig. 8 deutlich wird, weist der Wischer 31 eine Abdeckung 32 und den Aktor 11 aus Fig. 2 auf, welcher an der Abdeckung 32 angebracht ist. Der Wischer 31 kann an der Vorderseite einer CCD Kamera 33 als mit der Abdeckung 32 integrierte Wischereinheit angebracht werden. Der Wischer 31 kann vor der CCD Kamera 33 angebracht werden, ohne dass der Körper weiter bearbeitet werden müsste.

Ein Wischerblatt 34 ist an dem Antriebskörper 1 des Aktors 11 angebracht und dient als Wischerblatt 35. Das Wischerblatt 35 kann um die Welle 2 herum oszillieren, auf der Glasfläche 36 (Wischfläche) der CCD Kamera 33. Wenn der Antrieb (nicht dargestellt) eine Spannung an den Antriebskörper 1 anlegt, oszilliert das Wischerblatt 35 auf der Glasoberfläche 36 und entfernt Regentropfen und Staub von der Oberfläche 36.

Der Wischer 31 braucht keinen elektromagnetischen Motor oder einen Gelenkmechanismus zu beinhalten, um das Blatt anzutreiben. Er kann daher klein und leicht sein. Da der Motor und das Gelenk eine Position des Blatts nicht beschränken, kann das Layout der Einrichtung verbessert werden, und der Wischer kann in einem engen und kleinen Raum vorgesehen sein. Er kann nicht nur an CCD Kameras für Autos angebracht werden, sondern auch an alle Einrichtungen und Positionen, welche relativ klein sind und welche bisher nicht mit Wischern versehen worden sind.

Der Wischer 31 verwendet den in Fig. 2 dargestellten Aktor 11. Nichts desto weniger kann der Wischer jedoch auch einen Aktor der in Fig. 3 dargestellten Struktur haben. Wenn das Gummiblatt 34 eine die Drehung unterdrückende Kraft erzeugt, braucht der Wischer 31 die Blattfeder 13 nicht aufzuweisen.

(Dritte Ausführungsform)

Die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben. Die dritte Ausführungsform ist ein Geschwindigkeitsmesser, welcher den Aktor 11 aus Fig. 2 verwendet. Die Fig. 9A und 9B zeigen den Geschwindigkeitsmesser 41. Fig. 9A ist eine Vorderansicht, und Fig. 9B ist eine Schnittansicht des Geschwindigkeitsmessers, welche den Zeiger der Geschwindigkeitsmessers darstellt.

Wie in Fig. 9A und 9B dargestellt, wird der Antriebskörper 1 des Aktors 11 als Zeiger 42 des Geschwindigkeitsmessers 41 verwendet. Das heißt, der Zeiger 42 ist aus einem piezoelektrischen Element hergestellt. Der Zeiger 42 ist an der Welle 2 angebracht, welche von der Messtafel 43 des Geschwindigkeitsmessers 41 hervorsteht. Der Lagerabschnitt 3 des Aktors 11, welcher wie ein Ring geformt ist, ist auf der Rückseite der Messtafel 43 vorgesehen. Der Lagerabschnitt 3 lagert die Welle 2, wobei sich die Welle 2 drehen kann. Die Welle 2 ist leicht in der Lagerabschnitt 3 hineingedrückt, so dass der Abschnitt 3 eine die Drehung unterdrückende Kraft auf die Welle 2 ausüben kann. In dieser Ausführungsform dient der Lagerabschnitt 3 als Reibungselement.

Eine Sensorscheibe 44 ist am unteren Ende der Welle 2 befestigt. Die Sensorscheibe 44 hat mehrere magnetische Pole, welche in Umfangsrichtung der Scheibe 44 angeordnet sind, ein Drehsensor 45 (ein Sensor zum Erfassen der Position des Zeigers) ist neben der Sensorscheibe 44 angeordnet. Der Rotationssensor 45 erfasst die Position, in welche sich der Zeiger 42 dreht, wenn elektrische Energie dem Antriebskörper 1 zugeführt wird. Genauer gesagt, erfasst der Rotationssensor 45 die Veränderung der magnetischen Pole, wenn sich die Sensorplatte 44 dreht, um dadurch den Winkel zu messen, durch welchen sich die Sensorscheibe 44 dreht.

Wenn der Antrieb 5 die Spannung, welche der Geschwindigkeit des Automobils entspricht, an den Antriebskörper 1 anlegt, dreht sich der Zeiger 42 um die Welle 2 herum über der Tafel 43. Der Rotationssensor 45 erfasst den Drehwinkel des Zeigers 42, der Antriebskörper 1 wird auf der Basis des erfassten Winkels angesteuert, um den Zeiger 42 in die richtige Position zu bewegen.

Der Zeigerantriebsmechanismus kann in dem Raum vorgesehen sein, der den Zeiger in dem Geschwindigkeitsmesser 41 beinhaltet. Außerdem braucht kein elektromagnetischer Motor verwendet zu werden, um den Zeiger 42 anzutreiben. Der Geschwindigkeitsmesser 41 kann klein und leicht sein.

Der Geschwindigkeitsmesser 41 hat daher eine verbesserte Freiheit beim Layout. Der Zeiger 42 kann an der Welle 2 angebracht sein, indem er lediglich an der Welle 2 angebracht ist, die von der Tafel 43 hervorsteht. Dies verbessert die Effizienz bei der Montage des Geschwindigkeitsmessers 41. Die Welle 4 kann von dem in Fig. 4 dargestellten Typ sein. In diesem Fall mag die Welle 2 nur in den auf der Rückseite der Messtafel 43 befestigten Lagerabschnitt 3 eingefügt sein.

Der Zeiger 42 mag eventuell nicht der Antriebskörper 1 sein. Vielmehr kann ein Zeiger aus synthetischem Kunstharz oder Metall an dem Antriebskörper 1 angebracht sein. Der Aufbau der dritten Ausführungsform kann auch auf andere Messeinrichtungen als einen Geschwindigkeitsmesser und eine Uhr, welche Zeiger haben, angewandt werden. Wenn der Antrieb 5 die Spannung an den Antriebskörper 1 nicht mehr anlegt, wird der Zeiger 42 in seiner Position gehalten aufgrund der die Drehung unterdrückenden Kraft. In dieser Hinsicht ist die dritte Ausführungsform wünschenswert als Messeinrichtung, welche ausgestaltet ist, um eine physikalische Größe zu messen, welche sich nur sehr wenig verändert, oder als Messeinrichtung, deren Zeiger angehalten werden kann, wann immer dies gewünscht wird. Um die Geschwindigkeit zu messen, braucht der Geschwindigkeitsmesser 41 keine elektrische Energie zu jeder Zeit. Dies spart Energie.

(Vierte Ausführungsform)

Die vierte Ausführungsform dieser Erfindung wird beschrieben. Die vierte Ausführungsform ist ein Motor, welcher den in Fig. 2 dargestellten Aktor 11 verwendet. Fig. 10 zeigt den Motor 51. Der Aktor 11 kann nicht nur einen Wischer hin- und herschwingen, sondern auch als Drehmaschine arbeiten, und er kann einen Motor 51, wie er in Fig. 10 gezeigt ist, ausbilden.

Bei dem Motor 51 sind zwei Antriebskörper 1 an der Welle 2 angebracht. Beide Antriebskörper 1 sind in einem Gehäuse 52 vorgesehen, welches auf einer Basisplatte 53 platziert ist. Ein Kugellager 54 (Lagerabschnitt) ist in die Basisplatte 53 eingepasst. Ein Metalllager 55 ist in die obere Wand des Gehäuses 52 eingepasst. Die Lager 54 und 55 lagern die Welle 2, wobei sich die Welle 2 drehen kann. Die Welle 2 wird licht in das Metalllager 55 hineingepresst. Daher bringt das Metalllager 55 eine die Drehung unterdrückende Kraft auf die Welle 2 auf.

Die Welle 2 ist hohl. Ein Draht 4 erstreckt sich durch die Öffnung 24 hindurch zum Zuführen von elektrischer Energie zu dem Antriebskörper 1. Der Draht 4 ist mit Schlupfringen 56 verbunden, welche an dem oberen Eingriffsbereich der Welle 2 angebracht sind. Die Schlupfringe 56 sind in einem Gehäuse 57 untergebracht, welches an der Oberseite des Gehäuses 52 angebracht ist. Der Antrieb 5 legt eine Spannung an die Antriebskörper 1. durch die Schlupfringe 56 an.

Wenn der Antrieb 5 eine Sägezahnspannung an den Motor 51 anlegt, bewegen sich die Antriebskörper 1, wie in Fig. 7 dargestellt, und drehen die Welle 2 in eine gewünschte Richtung. Das Ausgangsdrehmoment der Welle 2 kann gesteuert werden durch Verändern der an die Antriebskörper 1 angelegten Spannung. Außerdem kann die Geschwindigkeit der Welle 2 (Drehzahl pro Zeiteinheit) eingestellt werden durch Verändern der Frequenz der Sägezahnspannung. Außerdem kann das Ausgangsdrehmoment gesteuert werden durch Verändern der Anzahl des Antriebskörpers 1. Beispielsweise ist der Schlupfring 56 für jeden Antriebskörper 1 vorgesehen, und die Anzahl des Antriebskörpers 1, an den eine Spannung angelegt wird, kann verändert werden, um so den Ausgang des Motors 51 zu verändern.

Bei dem Motor 51 sind die Antriebskörper 1 bimorphe piezoelektrische Element und treiben die Welle 2 an. Der Abschnitt, welcher eine Antriebskraft auf die Welle 2 aufbringt, kann ein geringes Gewicht haben. Der Motor 51 kann daher klein und leicht sein und eine geringe Trägheit haben und dennoch gut auf die Eingangsenergie antworten.

Die Anzahl der Antriebskörper 1 ist nicht auf zwei beschränkt. Der Motor 51 kann auch nur einen Antriebskörper haben. Alternativ kann der Motor 51 drei oder mehr Antriebskörper haben, um seinen Ausgang zu steigern. Die Mittel zum Erzeugen einer die Drehung unterdrückenden Kraft können eine Blattfeder oder eine Gummiplatte sein, die in Gleitkontakt mit der Welle 2 angeordnet ist. Die Schlupfringe 55 können auch durch andere Komponenten ersetzt werden, welche Energie zu den Antriebskörpern führen können.

Beispielsweise können sie durch Kommutatoren ersetzt werden.

(Fünfte Ausführungsform)

Die fünfte Ausführungsform der Erfindung wird nun beschrieben. Die fünfte Ausführungsform ist ein Drehaktor, bei welchem das freie Ende eines Antriebskörpers lose gehalten ist und die Welle, die an dem festen Ende des Antriebskörpers angebracht ist, gedreht wird. Die Fig. 11A und 11B zeigen den Drehaktor 101, d. h. die fünfte Ausführungsform der Erfindung der Erfindung. Fig. 11A ist eine Draufsicht, und Fig. 11B ist eine Vorderansicht. Fig. 12 ist ein Diagramm, welches erläutert, wie der Drehaktor 101 arbeitet.

Wie die Fig. 11A und 11B zeigen, weist der Aktor 101 einen Antriebskörper 102 auf, einen Lagerabschnitt (erstes Wellenelement) 103, eine Welle (zweites Wellenelement) 104 und einen Lagerabschnitt 105. Der Antriebskörper 102 ist wie eine Platte gestaltet; er ist ein bimorphes piezoelektrisches Element wie in der ersten Ausführungsform. Der Lagerabschnitt 111 hält das proximale Ende des Antriebskörpers 102. Die Welle 104 ist an dem Lagerabschnitt 103 befestigt. Der Lagerabschnitt 105 lagert den Antriebskörper 102. Ein Antrieb legt eine Spannung an den Antriebskörper 102 durch einen Draht (nicht dargestellt) an. Wenn die Spannung an den Antriebskörper 102 angelegt wird, wird der Antriebskörper 102 gebogen, in seiner Gesamtheit mit Ausnahme des proximalen Endes, und zwar um den Lagerabschnitt 103 herum, und sein distaler Endbereich wirkt in der gleichen Art und Weise wie in der ersten Ausführungsform.

Eine Kraft wird auf die Welle 104 ausgeübt um die Drehung der Welle 104 zu unterdrücken. Genauer gesagt hat die Welle 104 clipförmige Eingriffsstreifen der in Fig. 4 gezeigten Art. Die Eingriffsstreifen sind in die in dem Lagerabschnitt 103 ausgebildete Öffnung eingepasst. Eine Reibung entwickelt sich zwischen den Streifen und der Öffnung. Die Reibung unterdrückt die Drehung der Welle 104.

Das proximale Ende des Antriebskörpers 102 wird mittels des Lagerabschnitts 105 gehalten, welcher an einer Basis 106 angebracht ist. Der Lagerabschnitt 105 besteht aus elastischem Material wie beispielsweise Gummi oder geschäumtem Plastik. Er lagert ein Ende des Antriebskörpers 102, so dass der Antriebskörper 102 und der Lagerabschnitt 103 schwingen können, jedoch die Basis 106, die unterhalb des Antriebskörpers 102 und der Lagerabschnitts 103 angeordnet ist, nicht berühren werden. Der Antriebskörper 102 kann sich nach oben und unten bewegen (Fig. 11A) in dem Lagerabschnitt 105.

Der Aktor 101 kann mit einer Spannung versehen werden, die eine Sägezahnwellenform hat, wie sie in Fig. 6 gezeigt ist. Wenn der durch die Spannung angetrieben wird, dreht sich der Aktor 101 um die Achse der Welle 104 herum. Wie in Fig. 12 dargestellt, dreht sich der Antriebskörper 102 nach rechts, wenn sich die Spannung in der positiven Phase befindet (+) und nach links, wenn sich die Spannung in der negativen Phase befindet (-). Genauer gesagt, befindet sich der Antriebskörper 102 in der Anfangsstellung P0, wenn die Spannung einen Wert in Fig. 6 hat oder 0 Volt. Wenn die Spannung auf den Wert 2 ansteigt, einen positiven Wert, wie in Vorrichtung 6 dargestellt, bewegt sich der Antriebskörper 102 nach rechts (1 → 2, in Fig. 12). Wenn die Spannung dann vom Wert 2 auf den Wert 3 abfällt, einen negativen Wert, wie in Fig. 6 dargestellt, bewegt sich der Antriebskörper 102 nach links (2 → 3, in Fig. 12). In Fig. 12 ist der Lagerabschnitt 105, welcher das distale Ende des Antriebskörpers 102 hält, nicht dargestellt, um die Bewegung des Antriebskörpers 102 klar zu demonstrieren. In dem Lagerabschnitt 105 beträgt die eigentliche Auslenkung des Antriebskörpers 102 nur 0,1 mm oder noch weniger. Der Antriebskörper 102 bewegt sich wiederholt in dem Lagerabschnitt 105.

Wie früher bereits beschrieben, wird der Antriebskörper 102 mit einer Geschwindigkeit deformiert, während er sich nach rechts bewegt (1 → 2 in Fig. 12) und mit einer anderen Geschwindigkeit, während er sich nach links bewegt (2 → 3 in Fig. 12). Der Antriebskörper 102 hat eine Trägheitskraft aufgrund seines Gewichts und tendiert dazu, zu bleiben, wo er ist. Die Trägheitskraft, die der Körper 102 hat, während er sich nach links bewegt (2 → 3) ist größer als die Trägheitskraft, die er hat, während er sich nach rechts bewegt (1 → 2), aufgrund des Unterschieds hinsichtlich der Verformungsgeschwindigkeit des Antriebskörpers 102. Eine Reaktion auf die Trägheitskraft wird bei dem Lagerabschnitt 103 erzeugt. Die Reaktion, d. h. eine Kraft zum Drehen des Antriebskörpers 102, ist größer, während der Körper 102 sich nach links bewegt (2 → 3) als während sich der Körper 102 nach rechts bewegt (1 → 2).

Die die Drehung unterdrückende Kraft Fr, d. h. die Reibung zwischen dem Lagerabschnitt 103 und der Welle 104, wirkt gegen die Kraft zum Drehen des Antriebskörpers 102. Die Kraft Fr ist größer als die die Welle drehende Kraft F12, die wirkt, während sich der Körper 102 nach rechts bewegt (1 → 2), und kleiner als die die Welle drehende Kraft F23, die wirkt, während sich der Körper 102 nach links bewegt (2 → 3). Daher gilt F12 < Fr < F23. Während sich der Körper 102 nach rechts bewegt (1 → 2), drehen sich der Lagerabschnitt 13 und die Welle 104 zusammen im Uhrzeigersinn, virtuell ohne Schlupf zwischen sich, weil die im Uhrzeigersinn wirkende Kraft F12 kleiner ist als die die Drehung unterdrückende Kraft Fr. Während der Körper 102 nach links bewegt wird (2 → 3), schlupfen der Lagerabschnitt 104 und die Welle 104 gegeneinander, weil die Kraft F23 größer ist als die die Drehung unterdrückende Kraft Fr. In diesem Fall kann sich die Welle 104 kaum gegen den Uhrzeigersinn drehen. Daher bleibt der Antriebskörper 102 in der Richtung deformiert, in die er sich gedreht hat (1 → 2), und die Welle 104 dreht sich im Uhrzeigersinn. Der Körper 102 dreht sich in der Richtung, die der Richtung gegenüberliegt, in der er sich dreht, wie in Fig. 7 gezeigt. Dies beruht darauf, dass das Lager, welches den Antriebskörper 102 stützt, sich dreht, nicht der Antriebskörper, wie im Fall von Fig. 7.

Die Sägezahnspannung fällt schnell vom Wert 2 auf den Wert 3, wie in Fig. 6 dargestellt. Sie steigt dann nach und nach vom Wert 3 auf den Wert 4, d. h. auf einen positiven Wert. Der Antriebskörper 102 bewegt sich daher nach rechts (3 → 4 in Fig. 12), wenn sich die Spannung verändert. Wenn sich der Körper 102 so bewegt, wird eine Kraft bei dem Lagerabschnitt 103 erzeugt, um den Antriebskörper 102 zu drehen, als Reaktion auf die auf den Antriebskörper 102 wirkende Trägheitskraft. Nichts desto weniger ist die Kraft zum Drehen des Körpers 102 klein wie im Fall (1 → 2), da sich die Spannung mit niedriger Geschwindigkeit ändert. Daher dreht sich die Welle 104 im Uhrzeigersinn zusammen mit dem Lagerabschnitt 103, wenn sich die Spannung ändert.

Nachdem die Spannung auf der Wert 4 angestiegen ist (Fig. 6) fällt sie schnell auf den Wert 5. Auch in diesem Fall nimmt der Antriebskörper 102 eine Trägheitskraft an aufgrund des Unterschieds in der Verformungsgeschwindigkeit des Antriebskörpers 102. Eine Reaktion auf die Trägheitskraft wird erzeugt, und sie wirkt als große Kraft zum Drehen des Antriebskörpers 102. Daher schlupfen der Lagerabschnitt 103 und die Welle 104 wie im Fall (2 → 3), und die Welle 104 dreht sich kaum gegen den Uhrzeigersinn. In anderen Worten dreht sich die Welle 104 nicht gegen den Uhrzeigersinn, wie durch durchbrochene Linien in den Fällen (2 → 3) und (4 → 5) dargestellt, obwohl sie sich im zellular dreht, wie durch durchgezogene Linien im Fall (1 → 2) und (3 → 4) dargestellt. Schließlich dreht sich die Welle 104 im Uhrzeigersinn, wenn sich die Spannung vom Wert 1 auf den Wert 5 verändert.

Wenn die Sägezahnspannung an den Antriebskörper 102 angelegt wird, dreht sich die Welle 104 nach und nach im Uhrzeigersinn, wie in Fig. 12 dargestellt, dank der aus dem Unterschied in der Verbindergehäuse des Antriebskörpers 102 erzeugten Trägheitskraft. Auch in diesem Fall kann die Welle 104 in Vorwärtsrichtung oder Rückwärtsrichtung gedreht werden durch Umschalten des Musters der Spannungsänderung. Die Anzahl der Umdrehungen der Welle 104 pro Zeiteinheit kann gesteuert werden durch Ändern der Frequenz der Sägezahnspannung. Außerdem kann das Drehmoment der Welle 104 durch Verändern der Spannung gesteuert werden.

Der Aktor 101 besteht aus vier Komponenten (d. h. dem Antriebskörper 102, dem Lagerabschnitt 103, der Welle 104 und dem Lagerabschnitt 105). Er hat einen einfachen Aufbau. Die Welle 104 kann dennoch bei niedriger Geschwindigkeit und hohem Drehmoment angetrieben werden. Weder ein elektromagnetischer Motor noch eine mehrphasige Hochfrequenzenergieversorgung ist erforderlich, um die Welle 104 anzutreiben. Der Aktor 101 kann daher ein kleiner, leichter und kostengünstiger Drehaktor sein. Da der Aktor 101 dünn ist, hat er eine große Freiheit beim Layout. Der Aktor 101 kann in einem engen und kleinen Raum ausgelegt sein.

(Sechste Ausführungsform)

Die sechste Ausführungsform der Erfindung wird nun beschrieben. Die sechste Ausführungsform ist ein Drehaktor. Fig. 13 ist eine perspektivische Ansicht des Drehaktors. Die Elemente, Teile, etc., die der fünften Ausführungsform entsprechen, sind durch die gleichen Bezugsziffern bezeichnet und werden nicht noch einmal beschrieben.

Bei dem Aktor 121 aus Fig. 13 ist der Antriebskörper 102 in vertikaler Richtung angeordnet. Der Antriebskörper 102 wird mittels des Lagerabschnitts 105 gehalten, welcher an der Halterung 106 angebracht ist. Die Halterung 106 ist ein Metallelement, welches einen L-förmigen Querschnitt hat. Ihr horizontaler Teil 106a ist an der oberen Fläche der Basis 122 angebracht. Der vertikale Teil 106b der Halterung 106 hält eine Halteplatte 123. Die innere Seite der Platte 123 ist mit einer geschäumten Plastikschicht 124 verkleidet. Der Antriebskörper 102 ist an dem Lagerabschnitt 105 angebracht, wobei sein unteres Ende durch die geschäumte Plastikschicht 124 gehalten wird. Der Antriebskörper 102 haftet an der geschäumten Plastikschicht 124 mittels beispielsweise eines Klebebands. Da sein unteres Ende mittels der geschäumten Plastikschicht 124 gehalten wird, kann der Antriebskörper 102 schwingen, obwohl er an dem Lagerabschnitt 105 angebracht ist.

Bei dem Aktor 121 ist die Welle 104 am oberen Ende des Antriebskörpers 102 angebracht. Ein Lagerabschnitt 103 ist an der Welle 104 angebracht und kann sich relativ zur Welle 104 drehen. Ein Scheibe 105 ist an dem Lagerabschnitt 103 angebracht. Die Welle 104 und der Lagerabschnitt 103 erfüllen die gleiche Funktion wie die erste bzw. zweite Welle der fünften Ausführungsform. Das heißt, die Welle und der Lagerabschnitt sind in der fünften und sechsten Ausführungsform in der Position austauschbar. Ob die Welle 104 oder der Lagerabschnitt 103 an dem Antriebskörper 102 angebracht ist und als ausgangsseitiges Element arbeitet, ist nur eine Frage des Designs.

Eine die Drehung unterdrückende Kraft wird auf den Lagerabschnitt 102 aufgebracht. In der fünften Ausführungsform wird eine die Drehung unterdrückende Kraft auf die Welle 4 ausgeübt. In der sechsten Ausführungsform wird die Kraft auf der Lagerabschnitt 103 ausgeübt. Ob der Lagerabschnitt 103 oder die Welle 104 die die Drehung unterdrückende Kraft aufnimmt, hängt davon ab, welche Komponente als ausgangsseitiges Element arbeitet. In anderen Worten wird eine Kraft aufgebracht, um die Relativdrehung zwischen dem Lagerabschnitt 103 und der Welle 104 zu unterdrücken, und zwar sowohl in der fünften als auch in der sechsten Ausführungsform. Die Welle 104 besteht aus Phosphorbronze. Sie hat clipförmige Eingriffsstreifen wie in der fünften Ausführungsform. Der Lagerabschnitt 103 besteht aus Fluorocarbon-Kunstharz und befindet sich in elastischem Eingriff mit den Eingriffsstreifen der Welle 104. Die Reibung zwischen den Eingriffsstreifen einerseits und dem Lagerabschnitt 103 andererseits unterdrückt die Drehung des Lagerabschnitts 103.

Eine Sägezahnspannung wie die in Fig. 6 dargestellte wird an den Aktor 121 angelegt. Die Scheibe 125, die an dem Lagerabschnitt 103 angebracht ist, dreht sich aufgrund der Beziehung zwischen der die Drehung unterdrückenden Kraft und der Kraft an der Welle 104, welche eine Reaktion auf die Trägheitskraft ist, welche durch eine Veränderung in der Spannung erzeugt worden ist, wie zuvor beschrieben. Die Scheibe 124 kann in Vorwärtsrichtung und Rückwärtsrichtung gedreht werden durch Umschalten des Modus der Spannungsänderung. Zusätzlich kann die Drehgeschwindigkeit der Scheibe 105 gesteuert werden durch Verändern der Frequenz der Sägezahnspannung, und das Drehmoment der Scheibe 125 kann durch Verändern der Spannung gesteuert werden.

Beide Aktoren 101 und 121 können nicht nur ein angetriebenes Element mittels des Lagerabschnitts 103 direkt antreiben, wie in der sechsten Ausführungsform, sondern auch die Blätter von Scheibenwischern, die Zeiger von Geschwindigkeitsmessern und die Zeiger von Uhren durch Anbringen eines stangenförmigen Elements an dem Lagerabschnitt 103 oder der Welle 104.

(Siebte Ausführungsform)

Die siebte Ausführungsform dieser Erfindung wird nun beschrieben. Die siebte Ausführungsform ist ein Verfahren zum Steuern des Aktors 11 gemäß der ersten Ausführungsform. Fig. 14 ist ein Diagramm, welches die Wellenform einer an den Aktor 11 angelegten Spannung darstellt.

Wenn eine solche Sägezahnspannung wie die in Fig. 6 dargestellte an das piezo-elektrische Element angelegt wird, wird ein Problem auftreten. Ein Geräusch wird erzeugt werden, wenn die Spannung schnell vom Wert 2 auf den Wert 3 fällt oder vom Wert 4 auf den Wert 5, wie in Fig. 6 dargestellt ist. Leute in der Nähe des Aktors können sich durch dieses Geräusch gestört fühlen. Es ist daher wichtig, das Geräusch zu minimieren.

In der siebten Ausführungsform wird eine Spannung mit einer Wellenform wie der in Fig. 14 gezeigten angelegt, um ein Geräusch zu verhindern. Wie in Fig. 14 deutlich wird, hat die an den Aktor 11 angelegte Spannung eine Frequenz von 250 Hz und verändert sich zwischen dem Maximalwert und Minimalwert, welche sich um 200 Volt unterscheiden. Die Spannung steigt vom Minimalwert auf den Maximalwert über die Zeit T1 an und fällt vom Maximalwert auf den Minimalwert über die Zeit T2. Die Zeiten T1 und T2 unterscheiden sich; T1 : T2 = 0,8 : 0,2. Wenn die Spannung mit dieser bestimmten Wellenform an ihn angelegt wird, dreht sich der Antriebskörper nach rechts, während die Spannung positiv ist, und nach links, während die Spannung negativ ist, wie es in den Fig. 6 und 7 dargestellt ist.

Da sich die Spannung wie in Fig. 14 dargestellt verändert, biegt sich der Antriebskörper 1 durch einen zur Spannung proportionalen Winkel, unabhängig von der Geschwindigkeit, mit welcher sich die Spannung ändert. Man nehme an, dass der Antriebskörper 1 sich langsam um +10° bezüglich der Welle 2 biegt, wenn +100 V an ihn angelegt werden. Dann wird die Welle 2 gehalten und würde nicht schlupfen aufgrund der die Drehung unterdrückenden Kraft. Ihr distaler Endbereich biegt sich um +10° wie im Fall eines einseitig eingespannten Balkens. Wenn -100 V an den Antriebskörper 1 angelegt werden und er dadurch schnell in die entgegengesetzte Richtung gebogen wird, kann sich sein distaler Endbereich nicht um -10° biegen, aufgrund der oben beschriebenen Trägheitskraft. Obwohl der Antriebskörper 1 dazu tendiert, sich um den der Spannung entsprechenden Winkel zu drehen, kann sein distaler Endbereich sich nicht so weit drehen. Als Ergebnis überwindet die den Antriebskörper 1 lagernde Welle 2 die die Drehung unterdrückende Kraft und schlupft in der Richtung entgegengesetzt zu der Richtung, in welcher sich der distale Endbereich des Körpers 1 biegt. Die Welle 2 dreht sich nämlich.

Daher schlupft die Welle 2 aufgrund der durch den Unterschied in der Verformungsgeschwindigkeit des Antriebskörpers 1 erzeugten Trägheitskraft, wenn die Spannung mit der in Fig. 14 dargestellten Wellenform an den Antriebskörper 1 angelegt wird. Das distale Ende des Antriebskörpers 1 dreht sich daher nach und nach nach rechts, während sie schlupft, wodurch sich der Antriebskörper 1 gegen den Uhrzeigersinn dreht. Wenn die Spannung langsamer abfällt als sie ansteigt, beispielsweise durch Verlängern der Zeit T2 und Verkürzen der Zeit T1, oder wenn T1 : T2 = 0,1 : 0,8, wird sich der Antriebskörper 1 nach links (im Uhrzeigersinn) in Fig. 7 drehen.

Wenn die Spannung mit einer Wellenform wie der in Fig. 14 gezeigten an den Antriebskörper 1 angelegt wird, ist es möglich, einen ausreichenden Unterschied in der Verformungsgeschwindigkeit des Körpers 1 zu erzeugen und eine Kraft zu erzeugen, die groß genug ist, um den Körper 1 anzutreiben, gesetzt dass die Zeiten T1 und T2 in einem geeigneten Verhältnis gewählt sind. Daher kann dieses Steuerverfahren die Geräusche stark reduzieren, und die Ruhe des Aktors kann verbessert werden, ohne die Antriebskraft groß zu senken. Die von den Erfindern durchgeführten Experimente zeigen, dass, wenn die Spannung mit der in Fig. 14 gezeigten Wellenform angelegt wurde, sich das Geräusch von ungefähr 65 dB auf ungefähr 45 dB absenkte, d. h. im Verhältnis zu dem Wert, der beobachtet wurde, wenn die Sägezahnspannung (Fig. 6) angelegt wurde.

(Achte Ausführungsform)

Die achte Ausführungsform der Erfindung wird nun beschrieben. Die achte Ausführungsform zeigt ein Verfahren zum Steuern des Aktors 11 gemäß der ersten Ausführungsform durch Anlegen einer Spannung, welche sich in der Nähe der Maximal- und Minimalwerte (Wendewerte) langsam verändert, nicht scharf, wie in Fig. 14 dargestellt. Fig. 15 ist ein Diagramm, welches die Wellenform der in diesem Verfahren an den Aktor 11 angelegten Spannung darstellt.

Wie Fig. 15 zeigt, hat die Wellenform der Spannung einen gekrümmten Teil 61 an der positiven und der negativen Spitze. In anderen Worten hat keine der Spitzen eine scharfe Kante. Die Spannung verändert sich nach und nach an jeder Spitze. Dies hilft, die Geräusche zu minimieren, die der Aktor 11 erzeugt, wenn sich die Eingangsspannung verändert.

Die Geräuschreduzierung ist effektiv bei einer Sägezahnspannung wie der in Fig. 16 dargestellten. Fig. 16 ist ein Diagramm, welches eine modifizierte Form der Wellenform in Fig. 15 zeigt, entsprechend dem Fall, dass die Zeit T2 gleich Null (T2 = 0) ist in Fig. 15. Obwohl die Spannung schnell vom Maximalwert auf den Minimalwert abfällt, sind scharfe Kanten in der Nähe der Spitzen durch die Kurve 61 entfernt. Da sich die Spannung an jeder Spitze langsam verändert, ist das Geräusch, das der Aktor 11 während des Betriebs macht, gering.

(Neunte Ausführungsform)

Die neunte Ausführungsform dieser Erfindung wird nun beschrieben. Die neunte Ausführungsform ist ein Verfahren zum Steuern eines Aktors 11 durch Anlegen einer Spannung mit einer Sinuswellenform, welche sich mit der Zeit in der Größe und Polarität verändert. Fig. 17 ist ein Diagramm, welches die Wellenform der Spannung darstellt, welche in diesem Verfahren an den Aktor 11 angelegt wird.

Wie Fig. 17 zeigt, hat eine Spannung mit Sinuswellenform eine Frequenz von 250 Hz und eine Potentialdifferenz von 200 V zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert. Für diese Spannung gilt T1 : T2 = 0,8 : 0,2. Wenn die Spannung mit dieser Wellenform an ihn angelegt wird, bewegt sich der Antriebskörper 1, wie in Fig. 7 dargestellt, und dreht sich im Uhrzeigersinn um die Welle 2 herum. Daher erzeugt der Antriebskörper 1 eine ausreichende Kraft für den Aktor, und das Betriebsgeräusch kann dennoch gering sein, da sich sie Spannung nicht so schnell verändert.

(Zehnte Ausführungsform)

Die zehnte Ausführungsform dieser Erfindung wird nun beschrieben. Die zehnte Ausführungsform ist ein Verfahren zum Steuern des Aktors 11 durch Anlegen einer Spannung mit einer trapezoiden Wellenform. Fig. 18 ist ein Diagramm, welches die Wellenform der Spannung zeigt, die in diesem Verfahren an den Aktor 11 angelegt wird.

Wie Fig. 18 zeigt, bleiben bei einer Spannung mit einer trapezoiden Wellenform der Maximalwert und der Minimalwert für eine bestimmte Zeit (T3) unverändert. Die Zeit T1, während der die Spannung von dem Minimalwert auf den Maximalwert ansteigt, ist anders als die Zeit T2, während der die Spannung von dem Maximalwert auf den Minimalwert abfällt, wie oben bereits beschrieben. Das heißt, T1 : T2 = 0,8 : 0,2. Wenn die Spannung mit dieser Wellenform an ihn angelegt wird, bewegt sich der Antriebskörper 1 auch wie in Fig. 7 dargestellt. Nichts desto weniger sind die Spannungsspitzen keine scharfen Kanten; die Spannung verbleibt für einige Zeit (T3) auf dem maximalen und dem minimalen Wert.

Wie in Fig. 19 dargestellt, kann eine Spannung mit dem gekrümmten Teil 61 an den Antriebskörper 1 angelegt werden. Die Spannung ändert sich kurvenförmig in der Nähe der Spitzen im gekrümmten Teil 61. Es ist auch möglich, den gekrümmten Teil 61 an einer oberen Basis 62 und einer unteren Basis 63 der trapezoiden Wellenform in Fig. 18 auszubilden. Die Spannung mit der trapezoiden Wellenform kann dazu dienen, das Geräusch zu reduzieren, weil sie sich an den Spitzen sanft ändert, sogar wenn T2 = 0 gilt. Die positive Spitze 62 und die negative Spitze 63 der trapezoiden Wellenform können eine Kurve oder eine Zickzackwelle sein.

Eine detailliert Beschreibung der Erfindung ist obenstehend mit Bezug auf die Ausführungsformen erfolgt. Die vorliegende Erfindung sollte jedoch nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen begrenzt sein und kann auf verschiedene Art und Weise innerhalb des Bereichs verändert werden, wodurch der Kern der Erfindung nicht verlassen wird.

Beispielsweise wird die die Drehung unterdrückende Kraft in den beschriebenen Ausführungsformen in Form einer Reibkraft aufgebracht. Stattdessen kann die die Drehung unterdrückende Kraft jedoch auch durch eine magnetische Bremse oder eine elektromagnetische Bremse aufgebracht werden. Wenn die Kraft eine Reibkraft ist, ist ihre Quelle nicht auf eine Blattfeder beschränkt. Eine Schraubenfeder, ein Gummiring oder ähnliches, entweder an der Welle angebracht oder in ihr vorgesehen, können verwendet werden, um die die Drehung unterdrückende Kraft aufzubringen. Außerdem kann die Blattfeder außerhalb des Aktors vorgesehen sein, nicht an dem Lagerabschnitt, wie in den Ausführungsformen. Beispielsweise kann die Blattfeder 13 an der Abdeckung 32 im Fall des Wischers 31 angebracht sein.

Außerdem braucht der Antriebskörper 1 nicht in seiner Gesamtheit zu schwingen, solange er sich bewegen kann, wie es in Fig. 7 dargestellt ist. Der Antriebskörper 1 kann so ausgestaltet sein, dass er nur in seinem distalen Bereich vibriert. Die spezifizierten Dimensionen des Antriebskörpers 1 sind nur ein Beispiel. Der Körper 1 kann alle anderen Dimensionen haben.

In den oben beschriebenen Ausführungsformen ist das Verhältnis zwischen der Anstiegszeit T1 und der Abfallzeit T2 der Spannung T1 : T2 = 0,8 : 0,2. Dieses Verhältnis ist jedoch nicht darauf beschränkt. Um das Geräusch zu reduzieren, während gleichzeitig eine ausreichende Antriebskraft in dem Aktor erzeugt wird, ist das Verhältnis vorzugsweise T1 = 0,95 : 0,05 bis 0,8 : 0,2 (T1 : T2 = 0,05 : 0,95 bis 0,2 : 0,8, um den Aktor in der entgegengesetzten Richtung anzutreiben). Ein bimorphes piezo-elektrisches Element wird als elektromechanischer Energieumwandler in den Ausführungsformen verwendet, aber auch jeder andere Energieumformer, wie beispielsweise ein Quarzelement, kann verwendet werden. Eine Spannung, deren Polarität sich mit der Zeit ändert, wird in den oben beschriebenen Ausführungsformen an den Aktor 11 angelegt. Nichts desto weniger kann auch eine Spannung, welche sich verändert, jedoch positiv oder negativ bleibt und ihre Polarität nicht ändert, verwendet werden, um den Aktor 11 anzutreiben.


Anspruch[de]
  1. 1. Aktor mit:

    einem Antriebskörper mit zumindest einem Teil, der schwingt;

    einem Wellenelement, an welchem der Antriebskörper angebracht ist;

    einem Lagerabschnitt, welcher das Wellenelement lagert und es dem Wellenelement ermöglich, sich zu drehen; und

    einem Widerstandselement zum Aufbringen einer die Drehung unterdrückenden Kraft auf das Wellenelement, um eine Drehung des Wellenelements zu unterdrücken.
  2. 2. Aktor nach Anspruch 1, wobei das die Drehung unterdrückende Element die die Drehung unterdrückende Kraft in Form einer Reibkraft aufbringt.
  3. 3. Aktor nach Anspruch 2, wobei das die Drehung unterdrückende Element an dem Lagerabschnitt vorgesehen ist.
  4. 4. Aktor nach Anspruch 3, wobei das die Drehung unterdrückende Element eine Blattfeder ist, die sich in elastischem Kontakt mit dem Wellenelement befindet.
  5. 5. Aktor nach Anspruch 4, wobei die Blattfeder sich in elektrischem Kontakt mit einem Endbereich des Wellenelements befindet.
  6. 6. Aktor nach Anspruch 4, wobei die Blattfeder sich in elastischem Kontakt mit einer Seite des Wellenelements befindet.
  7. 7. Aktor nach Anspruch 2, wobei das die Drehung unterdrückende Element an dem Wellenelement vorgesehen ist.
  8. 8. Aktor nach Anspruch 7, wobei das die Drehung unterdrückende Element ein Eingriffsstreifen ist, der sich in nachgiebigem Kontakt mit dem Lagerabschnitt befindet.
  9. 9. Aktor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Antriebskörper ein piezo-elektrisches Element ist.
  10. 10. Aktor nach Anspruch 9, wobei eine Spannung mit einer Sägezahnwellenform an das piezo-elektrische Element angelegt ist.
  11. 11. Aktor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Wellenelement einen Hohlraum hat, der sich in axialer Richtung erstreckt, und wobei sich ein Draht durch den Hohlraum hindurch erstreckt, um dem Antriebskörper elektrische Energie zuzuführen.
  12. 12. Aktor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Antriebskörper in Form von mehreren Körpern vorgesehen ist, die an dem Wellenelement angebracht sind.
  13. 13. Wischereinrichtung mit:

    einem Wischerblatt, das auf einer Wischfläche anordenbar ist, wobei das Wischerblatt einen Antriebskörper hat, welcher zumindest in einem Teil schwingt;

    einem Wellenelement, an welchem der Antriebskörper angebracht ist;

    einem Lagerabschnitt, welcher das Wellenelement lagert und es dem Wellenelement ermöglich, sich zu drehen; und

    einem Widerstandselement zum Aufbringen einer die Drehung unterdrückenden Kraft auf das Wellenelement, um eine Drehung des Wellenelements zu unterdrücken.
  14. 14. Wischereinrichtung nach Anspruch 13, welche so ausgestaltet ist, dass sie an der Vorderseite einer CCD Kamera anbringbar ist.
  15. 15. Wischereinrichtung nach Anspruch 13, eingebettet in eine Wischereinheit, welche an der Vorderseite der CCD Kamera anbringbar ist.
  16. 16. Wischereinrichtung nach Anspruch 14 oder 15, wobei die CCD Kamera an einem Fahrzeug angebracht ist.
  17. 17. Anzeigeeinrichtung mit:

    einem Zeiger, der aus einem Antriebskörper besteht, der zumindest einen Teil hat, welcher schwingt;

    einem Wellenelement, an welchem der Antriebskörper angebracht ist;

    einem Lagerabschnitt, welcher das Wellenelement lagert und es dem Wellenelement ermöglich, sich zu drehen; und

    einem Widerstandselement zum Aufbringen einer die Drehung unterdrückenden Kraft auf das Wellenelement, um eine Drehung des Wellenelements zu unterdrücken.
  18. 18. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 17, welche ein Geschwindigkeitsmesser ist, wobei der Zeiger eine Geschwindigkeit eines Fahrzeugs anzeigt.
  19. 19. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 17 oder 18, weiter mit einem Sensor zum Erfassen einer Position des Zeigers.
  20. 20. Motor mit:

    einem Antriebskörper mit zumindest einem Teil, der schwingt;

    einem Wellenelement, an welchem der Antriebskörper angebracht ist;

    einem Lagerabschnitt, welcher das Wellenelement lagert und es dem Wellenelement ermöglich, sich zu drehen; und

    einem Widerstandselement zum Aufbringen einer die Drehung unterdrückenden Kraft auf das Wellenelement, um eine Drehung des Wellenelements zu unterdrücken.
  21. 21. Verfahren zum Steuern eines Aktors, welcher mittels einer Schwingung eines elektromagnetischen Energieumwandlers angetrieben wird, die durch eine Veränderung einer Spannung, die an den elektromechanischen Energieumwandler angelegt wird, erzeugt wird, wobei diese Spannung linear von einem Minimalwert auf einen Maximalwert in einer Zeit T1 ansteigt und in einer Zeit T2 linear von dem Maximalwert auf den Minimalwert fällt, wobei die Zeit T2 sich von der Zeit T1 unterscheidet.
  22. 22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei die Spannung sich in der Nähe des Maximalwerts und des Minimalwerts entlang einer Kurve ändert.
  23. 23. Verfahren zum Steuern eines Aktors, welcher mittels einer Schwingung eines elektromagnetischen Energieumwandlers angetrieben wird, die durch eine Veränderung einer Spannung, die an den elektromechanischen Energieumwandler angelegt wird, erzeugt wird, wobei die Spannung eine Sinuswellenform hat, von einem Minimalwert auf einen Maximalwert für eine Zeit T1 ansteigt und in einer Zeit T2, die sich von der Zeit T1 unterscheidet, von dem Maximalwert auf dem Minimalwert abfällt.
  24. 24. Verfahren zum Steuern eines Aktors, welcher mittels einer Schwingung eines elektromagnetischen Energieumwandlers angetrieben wird, die durch eine Veränderung einer Spannung, die an den elektromechanischen Energieumwandler angelegt wird, erzeugt wird, wobei die Spannung eine trapezoide Wellenform hat und für eine vorbestimmte Zeit auf einem Minimalwert verbleibt und für eine vorbestimmte Zeit auf einem Maximalwert verbleibt.
  25. 25. Verfahren nach Anspruch 24, wobei die Spannung sich an beiden Enden der oberen und unteren Seite der trapezoiden Wellenform entlang einer Kurve verändert.
  26. 26. Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, wobei die Spannung mit der trapezoiden Wellenform von einem Minimalwert auf einen Maximalwert für die Zeit T1 ansteigt und für die Zeit T2, die sich von der Zeit T1 unterscheidet, von dem Maximalwert auf den Minimalwert abfällt.
  27. 27. Verfahren zum Steuern eines Aktors nach einem der Ansprüche 21 bis 23 und 26, wobei die Spannung in einer Zeit T1 von einem Minimalwert auf einen Maximalwert ansteigt und in der Zeit T2 von dem Maximalwert auf den Minimalwert abfällt, wobei die Zeiten T1 und T2 ein Verhältnis von T1 : T2 haben, das zwischen 0,95 : 0,05 und 0,8 : 0,2 liegt.
  28. 28. Verfahren zum Steuern eines Aktors nach einem der Ansprüche 21 bis 23 und 26, wobei die Spannung in einer Zeit T1 von einem Minimalwert auf einen Maximalwert ansteigt und in der Zeit T2 von dem Maximalwert auf den Minimalwert abfällt, wobei die Zeiten T1 und T2 ein Verhältnis von T1 : T2 haben, das zwischen 0,05 : 0,95 und 0,2 : 0,8 liegt.
  29. 29. Verfahren zum Steuern eines Aktors, welcher angetrieben wird als Spannung eines veränderlichen Werts, die an einen elektromagnetischen Energieumwandler angelegt wird, um den Energieumwandler zum Schwingen zu bringen, wobei sich die Spannung in der Nähe eines Maximalwerts und eines Minimalwerts entlang einer Kurve ändert.
  30. 30. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 29, wobei der elektromechanische Energieumwandler ein piezoelektrisches Element ist.






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