以下、発明の実施の形態を通じて本発明� ��説明するが、以下の実施形態は請求の範囲� ��かかる発明を限定するものではない。また� ��実施形態の中で説明されている特徴の組み� ��わせの全てが発明の解決手段に必須である� ��は限らない。

 図1は、一実施形態に係る振動アクチュエ ータ100の分解斜視図である。なお、以下の記 載においては、図面の表示に従って、各要素 の軸方向の一端を上端、他端を下端と記載す る。また、径方向を水平方向と記載する場合 がある。しかしながら、このような記載は、 振動アクチュエータ100の使用を、図示の方向 に限定するものではない。

 振動アクチュエータ100は、回転軸140と、� ��転軸140と同軸に配され、振れ回り運動する� ��れ回り部材120と、振れ回り部材120を振れ回� ��運動させる駆動部130と、弾性部材152、154と� ��備える。弾性部材152、154は、回転軸140およ� ��振れ回り部材120の少なくとも一方を他方に� ��方向に付勢すると共に、振れ回り部材120に� ��ける振れ回り運動の変位を回転軸140に伝達� ��ることにより回転軸140を回転させる。

 また、振動アクチュエータ100は、回転軸1 40を回転自在に支持する調整部110、160と、回� ��軸140の回転を外部に伝達する出力ギア170と� ��備える。さらに、振動アクチュエータ100は� ��振れ回り部材120の振れ回り運動における節� ��位置で、振れ回り部材120を支持する保持部1 80を備える。

 回転軸140は、円柱状の回転軸本体144と、� ��転軸本体144の軸方向の両端部近傍に形成さ� ��た非円形部142、146とを一体的に有する。非� ��形部142、146は、例えば、回転軸本体144の端� ��に軸方向に延伸する互いに平行に設けられ� ��一対の平面により形成される。

 振れ回り部材120は、回転軸140より短く、� ��形の内周を有する筒型の形状をなしており� ��長手方向に貫通する貫通穴を有する。貫通� ��は、円形の断面形状を有して、回転軸本体1 44の外径より大きな内径を有する。振れ回り� ��材120の長手方向と回転軸140の軸方向とが平� ��になるように、振れ回り部材120の貫通穴に� ��転軸140が挿通されることで、振れ回り部材1 20と回転軸140とは、少なくとも静止状態にお� ��て同軸に配される。

 また、貫通穴の上端部近傍には、ネジ溝� ��222を有する。本実施例において、振れ回り� ��材120は四角柱の外形を有する。ただし、振� ��回り部材120の外形は、これに限られず、四� ��柱以外の角柱、または、円柱もしくは外周� ��一部に平面を有する円柱状の形状であって� ��よい。なお、振れ回り部材120は、種々の金� ��、プラスチックまたはセラミックスにより� ��成される。

 駆動部130は、振れ回り部材120の外周面に� ��ける、振れ回り部材120の周方向の異なる位� ��に配置された3以上の電気機械変換素子を有 する。図1に示す形態において、駆動部130は� �振れ回り部材120の外面における、振れ回り� �材120の周方向の異なる位置に配置された電� �機械変換素子132、134、136、138を有する。こ� �場合に、電気機械変換素子132、134、136、138� �、振れ回り部材120の四角柱における各側面� �配置される。これら電気機械変換素子132、13 4、136、138は、互いに略同じ寸法であって、� �れ回り部材120の長手方向に長い矩形をなす� �

 電気機械変換素子132、134、136、138は、駆� ��電圧を印加された場合に伸張する圧電材料� ��含む。具体的には、チタン酸ジルコン酸鉛� ��水晶、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウ� ��、チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛、ポリフッ� ��ビニリデン、亜鉛ニオブ酸鉛、スカンジウ� ��ニオブ酸鉛等の圧電材料を含む。

 なお、多くの圧電材料は脆いので、りん� ��銅等の高弾性金属材料で補強することが好� ��しい。あるいは、振れ回り部材120自体を担� ��にして、振れ回り部材120の表面に圧電材料� ��を形成して、電気機械変換素子132、134、136� ��138を形成してもよい。圧電材料に駆動電圧� ��印加する場合に用いる電極は、ニッケル、� ��等の電極材料を、鍍金、スパッタ、蒸着、� ��膜印刷等の方法で、圧電材料の表面に直接� ��形成してもよい。

 電気機械変換素子132、134、136、138は、例� ��ば、接着により振れ回り部材120に装着され� ��いる。これにより、駆動部130に駆動電圧が� ��加されて、電気機械変換素子132、134、136、1 38のいずれかが伸張した場合に、各々の電気� ��械変換素子が接着された部分において振れ� ��り部材120も共に伸張する。例えば、各々の� ��気機械変換素子に対して、時計方向または� ��時計方向に90度ずつ位相差を有する電圧を� �加することで、振れ回り部材120は、時計方� �または反時計方向に振り回り運動する。

 振れ回り部材120は、外周面に切欠き部102� ��さらに有する。切欠き部102は、振れ回り部� ��120の振れ回り運動における節の位置近傍に� ��けられる。本実施例においては、切欠き部1 02は、振れ回り部材120の外周面における軸方� ��の中央近傍であって、一の電気機械変換素� ��と他の電気機械変換素子との間における4つ の角にそれぞれ設けられる。

 振れ回り部材120の軸方向における両端部� ��傍には、一対の弾性部材152、154が配される� ��弾性部材152は、振れ回り部材120の内周に沿� ��た形状を有する円周部622と、回転軸140の非� ��形部142を挟む挟持部624とを有する。挟持部6 24は、円周部622の両端から円周部622の内側に� ��伸しており、回転軸140の非円形部142の外周� ��沿った形状を有する。例えば、本実施形態� ��ように、非円形部142が互いに平行な一対の� ��面である平面部141、143を有する場合には、� ��持部624は、一対の直線部623、625を有する。� ��対の直線部623、625が、回転軸140の非円形部1 42を挟み込むことで、弾性部材152と回転軸140� ��ゆるやかに結合される。

 円周部622は、調整部110の斜面116及び振れ� ��り部材120の内周に当接しており、振れ回り� ��材120により回転されることにより、回転力� ��回転軸140に伝達する。本実施形態において� ��円周部622は、回転軸140と共に回転する。な� ��、本実施形態においては、弾性部材154は、� ��性部材152と同様の構造および作用を有する� ��で、以下、説明を省略する。

 調整部110は、フランジ部111とネジ山部112� ��を有する。フランジ部111は、振れ回り部材1 20の外形の断面がなす正方形に内接する円板� ��の形態を有する。フランジ部111の外径は、� ��れ回り部材120の貫通穴の内径より大きい。� ��に、フランジ部111の中央には、回転軸本体1 44を回転自在に軸支する軸受部114が形成され� ��。なお、軸受部114の内径は、回転軸140の外� ��よりも大きくてもよい。

 調整部110は、振れ回り部材120に近い側の� ��部に、すり鉢状の環状面である斜面116を有� ��る。なお、本実施態様においては、調整部1 60は、調整部110と同様の構造を有する。

 回転軸140の下端および上端は調整部110、1 60の軸受部114、164を通じて外部まで延在する� ��回転軸140は、上端側においてより長く延在� ��て、先端部に出力ギア170が装着される。

 出力ギア170は、中心に、回転軸140の非円� ��部146に嵌着する内面形状の軸穴172を有する� ��軸穴172に非円形部146を嵌着させた場合に、� ��力ギア170は回転軸140の回転と一体的に回転� ��る。なお、図示の例では回転軸140の一端に� ��力ギア170を装着した。しかしながら、回転� ��140を下方にも延長して、回転軸140の両端に� ��力ギア170を装着することもできる。

 回転軸140は、調整部110、160の軸受部114、1 64により、回転自在に位置決めされる。軸受� ��114、164は、転がり軸受け、滑り軸受け等で� ��ってもよい。軸受部114、164および回転軸140� ��間の間隙は十分に小さいので、振れ回り部� ��120の内部まで塵芥が侵入することが防止さ� ��る。

 保持部180は、振れ回り部材120の軸方向に� ��ける中央近傍で振れ回り部材120を保持する� ��これにより、振れ回り部材120の振れ回り運� ��における節の位置の近傍で、保持部180が振� ��回り部材120を支持する。保持部180は、ネジ� ��が挿入される取付穴182、184、および、振れ� ��り部材120が挿入される開口186を有する。保� ��部180は、円形の板状部材であってもよい。� ��持部180は、振れ回り部材120の振れ回り運動� ��よる振れ回り部材120の曲げに対して弾性を� ��する。

 開口186は正方形であり、その正方形の一� ��は、振れ回り部材120の断面がなす正方形の� ��辺より長く、かつ振れ回り部材120の断面が� ��す正方形の対角線より僅かに短い。この開� ��186に、振れ回り部材120とともに電気機械変� ��素子132、134、136、138が挿通される。

 保持部180は、振れ回り部材120の外周面か� ��振れ回り部材120を支持する。図1に示す形態 において、保持部180は、開口186の少なくとも 一部を、振れ回り部材120が有する切欠き部102 に嵌合させることによって、振れ回り部材120 を支持する。この場合に、保持部180の開口186 における辺と振れ回り部材120の側面の辺とが 平行にされて開口186に振れ回り部材120が挿入 された後に、振れ回り部材120が軸周りに回転 される。これにより、開口186がなす正方形の それぞれの辺を、振れ回り部材120が有する切 欠き部102に嵌合させることによって、保持部 180が振れ回り部材120を支持する。

 図2は、振動アクチュエータ100の軸方向の 断面図である。なお、図1と共通の要素には� �じ参照番号を付して重複する説明を省く。

 図2に示すとおり、回転軸140は、一方の端 部近傍に非円形部142を有する。非円形部142は 、少なくとも回転軸140と弾性部材152とが当接 する位置の近傍において、周方向の位置によ って径が異なる。

 図2に示す非円形部142は、互いに平行な平 面である平面部141、143を有する。回転軸140は 、平面部141、143と回転軸本体144との境界部分 に段差部611、613を有する。本実施形態におい ては、非円形部142の外径は、回転軸本体144の 外径と等しいか、回転軸本体144の外径より小 さい。これに代えて、非円形部142の外径が周 方向の位置によって異なるのであれば、非円 形部142の外径は回転軸本体144の外径より大き くてもよい。

 また、本実施形態においては、平面部141� ��143が、回転軸140の端部から回転軸140と弾性� ��材152とが当接する位置まで軸方向に延伸し� ��配されている。これに代えて、回転軸140と� ��性部材152とが当接する位置の近傍には平面� ��141、143が配されると共に、それ以外の部分� ��例えば、回転軸140の端部は、回転軸本体144� ��同径の円柱状であってもよい。

 回転軸140は、もう一方の端部に非円形部1 46を有する。非円形部146は、互いに平行な平� ��である平面部145、147を有する。本実施形態� ��おいては、非円形部146は非円形部142と同様� ��構造を有しており、平面部141と平面部145は� ��一平面状にあり、平面部143と平面部147も同� ��平面上にあるが、同一平面上になければな� ��ないわけではない。また、平面部145、147と� ��転軸本体144との境界部分に段差部615、617を� ��する。

 図2に示すとおり、振れ回り部材120は、一 方の端部に、下端面211と、ネジ溝部212とを有 しており、もう一方の端部には、上端面221と 、ネジ溝部222とを有する。下端面211および上 端面221は軸方向に垂直な平面を含む。また、 振れ回り部材120は、断面が円形で軸方向に延 伸する内周部230を有する。ネジ溝部212、222の 内径は内周部230の内径よりも大きく、ネジ溝 部212、222と、内周部230との間には、すり鉢状 の環状面である斜面214、224が形成される。

 調整部110、160のそれぞれは、ネジ溝部212� ��222に対してネジ山部112、162を螺着させるこ� ��により、振れ回り部材120の長手方向両端に� ��着される。これにより、振れ回り部材120の� ��周の下端近傍には、弾性部材152が当接するV 字溝242が形成される。なお、調整部110、160は 、嵌め合い等の他の方法により振れ回り部材 120に装着されてもよい。また、調整部110、160 は同一の構成および作用を有するので、以下 、調整部110について説明して、調整部160の説 明を省略する。

 V字溝242と、回転軸140の段差部611、613とは 軸方向の位置が略同じであってもよい。これ により、弾性部材152の付勢力は軸方向に対し て略垂直な方向に働くので、弾性部材152は、 回転軸140と振れ回り部材120とを互いに径方向 に略軸対称に付勢することができる。斜面116 の傾きと斜面214の傾きが軸に垂直な面に対し て対称であることが好ましい。これに代えて 、振れ回り部材120と調整部110の一方が斜面で あって、他方が軸に垂直な面であってもよい 。

 上記の通り、振れ回り部材120には調整部1 10、160が配されるので、振れ回り部材120にお� ��る弾性部材152、154に当接する径方向の位置� ��調節することができる。例えば、調整部110� ��ねじ込み量を調整することで、V字溝242にお ける向かい合う一対の斜面116、214の一方を他 方に対して近接および離間することができる 。これにより、弾性部材152の付勢力を調整す ることができる。同様に、調整部160は弾性部 材154の付勢力を調整することができる。

 弾性部材152、154は、振れ回り部材120の貫� ��穴の内部に、付勢力が軸方向に対して垂直� ��方向に働くように配される。また、弾性部� ��152、154は、V字溝242、244に押し付けられて当 接しており、斜面214、224を介して振れ回り部 材120の振れ回り運動の径方向の変位が伝達さ れる。そして、回転軸140の非円形部142、146の 外周に沿って非円形部142、146を挟んでいるの で、弾性部材152、154は、振れ回り部材120にお ける振れ回り運動の変位を回転軸140に効率的 に伝達することができる。以上の構成により 、振れ回り部材120の振れ回り運動が回転軸140 を回転駆動する。

 図3は、振れ回り部材120のA-A'における断� �図である。図3に示す通り、振れ回り部材120� ��回転軸140、弾性部材154は、静止状態におい� ��は、回転中心149を径方向の中心として、同� ��に配されており、回転軸140の非円形部146は� ��平面部145、147と、円弧部616、618とを含む。� ��転軸140における回転中心149と円弧部616、618� ��の距離r1は、回転中心149と平面部145、147と� �距離r2より大きい。また、弾性部材154の直線 部643、645は、平面部145、147において、回転軸 140を挟む。さらに、弾性部材154の円周部642は 、振れ回り部材120の斜面224の全周に当接する 。

 図4は、振れ回り部材120のB-B'における断� �図である。なお、同図においては、説明を� �易にすることを目的として、弾性部材154を� �略して作図している。図4に示す通り、振れ� ��り部材120、回転軸140、調整部160は、静止状� ��においては、回転中心149を径方向の中心と� ��て、同軸に配されている。調整部160の軸受� ��164の内径は、円弧部616、618の外径と略等し� ��。また、調整部160、110の内周面163,113の径は 、内周部230の内径と略等しい。

 図5は、振れ回り部材120の振れ回り運動を 説明する概念図である。振れ回り部材120は、 駆動部130に駆動電圧が印加されると、駆動部 130の電気機械変換素子132、134、136、138の伸張 により振れ回り部材120も伸張して、振れ回り 部材120は屈曲する。

 電気機械変換素子132、134、136、138の各々� ��対して、振れ回り部材120の周方向に沿って� ��次駆動電圧が印加されると、振れ回り部材1 20の屈曲の向きが順次変化する。そこで、電� ��機械変換素子132、134、136、138に対して、順� ��π/2遅れた位相の交流電界を印加すると、紙 面に直交する円を描く振れ回り運動が振れ回 り部材120に生じる。

 振れ回り部材120は、中央近傍に形成され� ��切欠き部102において、保持部180によって支� ��されているので、振れ回り運動を生じた振� ��回り部材120は、両端近傍において、紙面に� ��交する円を描く腹X、Zを形成する。これら� �現象により、振れ回り部材120全体に、中央� �傍を節Yとして、両端近傍を腹X、Zとする振� �回り運動が生じる。

 また、振れ回り運動により生じる振れ回� ��部材120の水平方向の変位は、長手方向につ� ��て腹の近傍において最も大きい。そこで、� ��れ回り部材120に生じた振れ回り運動の腹X、 Zにおいて弾性部材152、154を接触させること� �より、回転軸140を周方向に効率よく回転さ� �ることができる。

 また、駆動部130に印加される駆動電圧の� ��波数は、振れ回り部材120の固有振動数に応� ��た共振周波数を含むことが好ましい。これ� ��より、振れ回り部材120は、投入された駆動� ��力に対して効率よく振れ回り運動を生じて� ��それを継続できる。更に、振れ回り部材120� ��、複数の腹および節を生じるような他の振� ��モードで振れ回り運動することもできる。

 以上の構成により、回転軸140にかかる回� ��負荷が小さいときには、回転軸140と振れ回� ��部材120とのクリアランスが大きくなるので� ��上記回転負荷が小さいときには回転数を大� ��くすることができる。また、上記回転負荷� ��小さいときには、回転軸140と弾性部材152、1 54との接触圧、及び、振れ回り部材120と弾性� ��材152、154との接触圧が小さくなるので、回� ��軸140、弾性部材152、154、振れ回り部材120等� ��磨耗を抑制することができる。

 図6は、回転軸140に大きな回転負荷がかか った状態を表す振れ回り部材120のA-A'におけ� �断面図である。回転軸140に大きな回転負荷� �かかると、弾性部材154の挟持部644に挟まれ� �緩やかに結合していた非円形部146が、弾性� �材154よりも遅れて回転する。すなわち、非� �形部146は、挟持部644に対して相対的に回転� �る。

 このとき、弾性部材154には、押圧力Rが作 用しており、非円形部146の平面部145、147が弾 性部材154の直線部643、645を押し広げる。直線 部643、645が押し広げられると、円周部642を斜 面224に押し付ける付勢力Sが大きくなる。こ� �により、弾性部材154は、回転軸140にかかる� �転負荷が大きいほど押し広げられ、より大� �な付勢力を生じる。すなわち、非円形部146� �周方向の位置によって径が異なるので、回� �軸140と弾性部材154とは、回転軸140にかかる� �転負荷と弾性部材154が非円形部146を保持す� �力が釣り合ったところで、再度、緩やかに� �合する。一方、回転軸140にかかる回転負荷� �小さくなると、非円形部146の平面部145、147� �弾性部材154の直線部643、645を押し広げる量� �減少して、弾性部材154の付勢力も小さくな� �。

 以上の構成により、回転軸140にかかる回� ��負荷が大きくなると、振れ回り部材120と回� ��軸140とのクリアランスが小さくなる。また� ��回転軸140にかかる回転負荷が小さくなると� ��振れ回り部材120と回転軸140とのクリアラン� ��が大きくなる。

 これにより、回転軸140の回転し始めると� ��のように回転負荷が大きい場合には、弾性� ��材152、154が振れ回り部材120に強く押し付け� ��れるので、弾性部材152、154と振れ回り部材1 20との間の摩擦力が大きくなり、大きな動力� ��伝達される。また、回転軸140が回転を始め� ��と回転負荷が小さくなり、上記付勢力も小� ��くなる。その結果、回転軸140の回転抵抗が� ��さくなるので、振動アクチュエータ100の回� ��速度を大きくできる。また、回転軸140、弾� ��部材152,154、振れ回り部材120等の磨耗を抑制 できる。

 さらに、弾性部材152、154は径方向の付勢� ��によって、円周部622、642を振れ回り部材120� ��押し付ける。これにより、弾性部材152、154� ��軸方向に薄くでき、振動アクチュエータ100� ��軸方向の長さを長くすることなく、振れ回� ��部材120の振れ回り運動を、トルクの高い回� ��運動に変換することができる。

 なお、本実施形態においては、弾性部材1 52、154は回転軸140と共に回転して、振れ回り� ��材120により回転されるが、弾性部材152、154� ��振れ回り部材120に固定され、回転軸140を回� ��させてもよい。これにより、弾性部材152、1 54は、振れ回り部材120を回転軸140に径方向に� ��対称に付勢する。また、このとき、回転軸1 40は、弾性部材152、154と当接する位置にV字溝 等の斜面を有してもよい。

 また、本実施形態においては、等間隔に� ��置された4枚の電気機械変換素子132、134、136 、138を含む駆動部130を例示したが、駆動部130 の構造はこれに限定されない。振れ回り部材 120は、振れ回り部材120の周方向に配置された 3以上の電気機械変換素子132、134、136、138を� �む駆動部130によっても振れ回り運動を発生� �得る。

 図7は、他の実施形態に係る振動アクチュ エータ700の軸方向の断面図である。振動アク チュエータ700は、振れ回り部材720の軸方向に おける両端部の近傍で振れ回り部材720を保持 する一対の保持部180と保持部190とを備え、弾 性部材154は、振れ回り部材720の軸方向におけ る中央近傍に配される。

 振動アクチュエータ700は、回転軸740と、� ��転軸740と同軸に配され、振れ回り運動する� ��れ回り部材720と、振れ回り部材720を振れ回� ��運動させる駆動部130と、弾性部材154とを備� ��る。弾性部材154は、回転軸740および振れ回� ��部材720の一方を他方に径方向に付勢すると� ��に、振れ回り部材720における振れ回り運動� ��変位を回転軸740に伝達することにより回転� ��740を回転させる。

 以上の構成により、回転軸740にかかる回� ��負荷が小さいときには、回転軸740と振れ回� ��部材720とのクリアランスが大きくなるので� ��上記回転負荷が小さいときには回転数を大� ��くすることができる。また、上記回転負荷� ��小さいときには、回転軸740と弾性部材154と� ��接触圧、及び、振れ回り部材720と弾性部材1 54との接触圧が小さくなるので、回転軸740、� ��性部材154、振れ回り部材720等の磨耗を抑制� ��ることができる。

 なお、調整部710、振れ回り部材720、回転� ��740、調整部760は、それぞれ、振動アクチュ� ��ータ100の調整部110、振れ回り部材120、回転� ��140、調整部160に対応する。振動アクチュエ� ��タ100と共通の要素には同じ参照番号を付し� ��重複する説明を省く。また、対応する部材� ��ついては、相違点を中心に説明して、類似� ��る部材については説明を省く。

 回転軸740は、円柱状の回転軸本体744と、� ��転軸本体744の中央近傍から上部に延伸する� ��円形部746とを一体的に有する。非円形部746� ��、平面部745、747を有する。平面部745、747と� ��転軸本体744との境界部分には、段差部675、6 77が形成される。非円形部746は周方向の位置� ��よって径が異なる。

 振れ回り部材720は、回転軸740より短く、� ��形の内周を有する筒型の四角柱形状をなし� ��おり、長手方向に貫通する貫通穴を有する� ��貫通穴は、円形の断面形状を有して、回転� ��本体744の外径より大きな内径を有する。振� ��回り部材720は貫通穴の中央近傍より上方に� ��ネジ溝部822が形成され、中央近傍より下方� ��は内周部830が形成される。ネジ溝部822の内� ��は、内周部830の内径よりも大きく、ネジ溝� ��822と内周部830との間には、すり鉢状の環状� ��である斜面824が形成される。内周部830の下� ��にはネジ溝部812が配される。

 振れ回り部材720の長手方向と回転軸740の� ��方向とが平行になるように、振れ回り部材7 20の貫通穴に回転軸740が挿通されることで、� ��れ回り部材720と回転軸740とが同軸に配され� ��。振れ回り部材720の外周面には、駆動部130� ��装着される。

 振れ回り部材720のネジ溝部812には、調整� ��710が螺合される。調整部710は、回転軸740を� ��転自在に支持する軸受部714と、水平面を含� ��斜面716とを有する。調整部710は、フランジ� ��711が振れ回り部材720の下端面811に当接する� ��とで振れ回り部材720の下端に止まる。

 振れ回り部材720のネジ溝部822には、調整� ��760が螺合される。調整部760は、回転軸740を� ��転自在に支持する軸受部764と、斜面824に対� ��するすり鉢状の環状面である斜面766とを有� ��る。斜面766と斜面824とにより、振れ回り部� ��720の内周の中央近傍には、弾性部材154が当� ��するV字溝844が形成される。調整部760のねじ 込み量を調整することで、弾性部材154の付勢 力を調整することができる。調整部760のフラ ンジ部761が振れ回り部材720の上端面821に当接 するとき、静止状態における弾性部材154の付 勢力は最大になる。

 弾性部材154は、回転軸740の段差部675、677� ��び振れ回り部材720のV字溝844に支持されて、 弾性部材154の付勢力が軸方向に対して略垂直 な方向に働くように、振れ回り部材720の内周 に配される。また、弾性部材154の直線部643、 645が、回転軸740の平面部745、747を挟むことで 、弾性部材154と回転軸740がゆるやかに結合す る。弾性部材154は、回転軸740および振れ回り 部材720の少なくとも一方を他方に径方向に軸 対称に付勢すると共に、振れ回り部材720にお ける振れ回り運動の変位を回転軸740に効率的 に伝達することができる。以上の構成により 、振れ回り部材720の振れ回り運動が回転軸740 を回転駆動する。

 出力ギア170は、中心に軸穴172を有する。� ��穴172は、回転軸740の非円形部746に嵌着する� ��面形状を有する。軸穴172に非円形部746を嵌� ��させた場合に、出力ギア170は回転軸740の回� ��と一体的に回転する。

 保持部180は、振れ回り部材720の軸方向に� ��ける上端近傍で振れ回り部材720を保持する� ��保持部190は、振れ回り部材720の軸方向にお� ��る下端近傍で振れ回り部材720を保持する。� ��持部190は、保持部180と同様の構造を有する� ��

 図8は、振れ回り部材720の振れ回り運動を 説明する概念図である。振れ回り部材720は、 振れ回り部材120と同様に、駆動部130に駆動電 圧が印加されると、振れ回り部材720も伸張し て、振れ回り部材720は屈曲する。そこで、振 れ回り部材720の外周面に装着された電気機械 変換素子132、134、136、138に対して、順次π/2� �れた位相の交流電界を印加すると、紙面に� �交する円を描く振れ回り運動が振れ回り部� �720に生じる。

 振れ回り部材720は、両端近傍に形成され� ��切欠き部702、704において、保持部180、190に� ��って支持されているので、振れ回り運動を� ��じた振れ回り部材720は、長手方向の中央近� ��において、紙面に直交する円を描く腹Yを形 成する。これらの現象により、振れ回り部材 720全体に、中央近傍を腹Yとして、両端近傍� �節X、Zとする振れ回り運動が生じる。

 振れ回り運動により生じる振れ回り部材7 20の水平方向の変位は、長手方向について腹Y の近傍において最も大きい。そこで、振れ回 り部材720に生じた振れ回り運動の腹Yにおい� �弾性部材154を接触させることにより、回転� �740を周方向に効率よく回転させることがで� �る。

 図9は、弾性部材の他の実施形態を説明す る概念図である。本実施形態に係る弾性部材 910は、例えば、金属の薄板を打ち抜くことで 得られ、弾性部材154と同様の作用効果を奏す る。弾性部材910は、振れ回り部材120又は振れ 回り部材720の内周に沿った形状を有する円周 部912と、回転軸140の非円形部146又は回転軸740 の非円形部746を挟む挟持部914とを有する。挟 持部914は、円周部912の両端から円周部912の内 側に延伸しており、回転軸140の非円形部146又 は回転軸740の非円形部746の外周に沿った形状 を有する。本実施形態において、挟持部914は 、平板状の一対の直線部913,915を有する。

 図10は、弾性部材の更に他の実施形態を� �明する概念図である。本実施形態に係る弾� �部材920は、2巻きのバネ状形状を有して、弾� ��部材154と同様の作用効果を奏する。弾性部� ��920は、振れ回り部材120又は振れ回り部材720� ��内周に沿った形状を有する円周部922と、回� ��軸140の非円形部146又は回転軸740の非円形部7 46を挟む挟持部924とを有する。挟持部924は、� ��周部922の両端から円周部922の内側に延伸し� ��おり、回転軸140の非円形部146又は回転軸740� ��非円形部746の外周に沿った形状を有する。� ��実施形態において、挟持部924は、一対の直� ��部923,925を有する。

 なお、この場合に、弾性部材920の円周部9 22が当接する箇所は、振れ回り部材120および� ��整部110、160により形成されるV字溝242および 244、又は、振れ回り部材720および調整部760に より形成されるV字溝844に限られない。V字溝2 42、244、844に代えて、例えば、振れ回り部材1 20又は振れ回り部材720における軸方向に平行� ��内周部230又は内周部830に弾性部材920の円周� ��922が当接してもよい。

 図11は、他の振動アクチュエータ100の構� �を示す分解斜視図である。なお、以下に説� �する部分を除くと、振動アクチュエータ100� �構造は、他の実施形態と共通である。従っ� �、同じ要素には共通の参照番号を付して重� �する説明を省く。また、以下の記載におい� �は、図面の表示に従って、各要素の軸方向� �一端を上端、他端を下端と記載する。しか� �ながら、このような記載は、振動アクチュ� �ータ100の使用を、図示の方向に限定するも� �ではない。

 振動アクチュエータ100は、振れ回り部材1 20と、振れ回り部材120を振れ回り運動させる� ��動部130と、振れ回り部材120の端部以外の振� ��回り運動における腹で振れ回り部材120に接� ��して振れ回り運動による駆動力を受けて回� ��する回転軸140と、駆動力伝達環153に連れ回� ��れる回転フランジ148を含む回転軸本体144と� ��備える。また、この振動アクチュエータ100� ��、回転軸140を回転自在に支持する調整部110� ��160と、回転軸140を付勢する付勢部材150と、� ��転軸140の回転を外部に伝達する出力ギア170� ��を備える。

 回転軸140は、円柱状の回転軸本体144と、� ��転軸本体144の軸方向の中程に形成された、� ��はり円柱状の回転フランジ148とを一体的に� ��する。回転フランジ148の外径は、回転軸本� ��144の外径よりも大きい。

 また、回転軸140は、回転軸本体144の外径� ��略同じ内径を有し、回転フランジ148の外径� ��略同じ外径を有する駆動力伝達環153と、駆� ��力伝達環153およじ回転フランジ148の間に挟� ��れる駆動力伝達軸157とを有する。駆動力伝� ��軸157は、回転軸本体144の側面に形成された� ��通穴151に挿通される。また、駆動力伝達環1 53の上面には、駆動力伝達軸157を係止するV字 型の伝達溝155が、駆動力伝達環153の径方向に 形成される。

 振れ回り部材120は、回転軸140よりも短い� ��型をなして、長手方向に貫通する貫通穴を� ��する。貫通穴は、円形の断面形状を有して� ��上端において回転フランジ148の外径よりも� ��きな内径を有する。また、貫通穴の端部近� ��には、ネジ溝部122、222を有する。振れ回り� ��材120は、種々の金属、プラスチックまたは� ��ラミックスにより形成し得る。

 駆動部130は、3以上、好ましくは4以上の� �域に個別に配置できる寸法を有する電気機� �変換素子132、134、136、138を含む。互いに略� �じ寸法を有する電気機械変換素子132、134、13 6、138の各々は、振れ回り部材120の長手方向� �長い矩形で、振れ回り部材120の外周面に倣� �た曲面をなす。

 電気機械変換素子132、134、136、138は、駆� ��電圧を印加された場合に伸張する圧電材料� ��含む。具体的には、チタン酸ジルコン酸鉛� ��水晶、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウ� ��、チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛、ポリフッ� ��ビニリデン、亜鉛ニオブ酸鉛、スカンジウ� ��ニオブ酸鉛等の圧電材料を含む。

 なお、多くの圧電材料は脆いので、りん� ��銅等の高弾性金属材料で補強することが好� ��しい。あるいは、振れ回り部材120自体を担� ��にして、振れ回り部材120の表面に圧電材料� ��を形成して、電気機械変換素子132、134、136� ��138を形成してもよい。圧電材料に駆動電圧� ��印加する場合に用いる電極は、ニッケル、� ��等の電極材料を、鍍金、スパッタ、蒸着、� ��膜印刷等の方法で、圧電材料の表面に直接� ��形成してもよい。

 調整部110は、フランジ部111およびネジ山� ��112を有する。調整部160も、フランジ部161お� ��びネジ山部162を有する。調整部110、160のそ� ��ぞれにおいて、フランジ部111、161は、振れ� ��り部材120の貫通穴の内径よりも大きな外径� ��有する。また、フランジ部111、161は、振れ� ��り部材120の貫通穴の内径よりも大きな外径� ��有する。

 更に、フランジ部111、161の中央には、回� ��軸本体144の外径と略同じ内径を有する軸受� ��114、164が形成される。ネジ山部112、162は、� ��れ回り部材120のネジ溝部122、222に螺合する� ��法を有する。

 付勢部材150は、回転フランジ148の外径よ� ��も小さな外径と、回転軸本体144の外径より� ��大きな内径とを有する。図中では回転軸140� ��挿入されたコイルばねとして描かれている� ��、この構造に限られるものではない。

 出力ギア170は、中心に軸穴172を有する。� ��穴172は、回転軸140の回転軸本体144に嵌着す� ��内径を有する。軸穴172に回転軸本体144を嵌� ��させた場合に、出力ギア170は回転軸140の回� ��と一体的に回転する。

 図12は、図11に示した振動アクチュエータ 100の構造を示す断面図である。なお、図11と� ��通の要素には同じ参照番号を付して重複す� ��説明を省く。

 電気機械変換素子132、136を含む駆動部130� ��、振れ回り部材120の周面上に接着される。� ��れにより、駆動電圧が印加されて電気機械� ��換素子132、134、136、138のいずれかが伸張し� ��場合に、電気機械変換素子132、134、136、138� ��接着された部分において振れ回り部材120も� ��に伸張する。

 一方、振れ回り部材120の貫通穴は、図中� ��上側において大きく、下側においては小さ� ��内径を有する。これにより形成された傾斜� ��た駆動面121は、振れ回り部材120の内周面に� ��ってすり鉢状の環状面をなす。

 調整部110、160のそれぞれは、ネジ溝部122� ��222に対してネジ山部112、162を螺着させるこ� ��により、振れ回り部材120の長手方向両端に� ��着される。装着された調整部110、160は、各� ��のフランジ部111、161が振れ回り部材120の端� ��に当接することにより振れ回り部材120の両� ��に停まる。

 なお、本実施形態では、調整部110のネジ� ��部112を振れ回り部材120のネジ溝部122に、調� ��部160のネジ山部162を振れ回り部材120のネジ� ��部222にそれぞれ螺合させることにより調整� ��110、160が固定される。しかしながら、調整� ��110、160は、接着、嵌め合い等の他の方法に� ��り振れ回り部材120に固定されてもよい。

 回転軸140は、挿通穴151に駆動力伝達軸157� ��側方から挿通された上で、回転軸本体144の� ��側を挿通することにより駆動力伝達環153を� ��着される。こうして形成された回転軸140が� ��振れ回り部材120の貫通穴に上方から挿通さ� ��る。

 ここで、回転軸本体144の下端および上端� ��調整部110、160の軸受部114、164を通じて外部� ��で延在する。回転軸本体144は、上端側にお� ��てより長く延在して、先端部に出力ギア170� ��装着される。

 なお、図示の例では回転軸140の一端に出� ��ギア170を装着した。しかしながら、回転軸� ��体144を下方にも延長して、回転軸140の両端� ��出力ギア170を装着することもできる。

 回転軸本体144は、調整部110、160の軸受部1 14、164により、回転自在に位置決めされる。� ��受部114、164は、転がり軸受け、滑り軸受け� ��であってもよい。軸受部114、164および回転� ��本体144の間の間隙は十分に小さいので、振� ��回り部材120の内部まで塵芥が侵入すること� ��防止される。

 一方、回転軸140の駆動力伝達環153は、振� ��回り部材120の内面の駆動面121に当接する。� ��言すれば、振れ回り部材120の貫通穴は、駆� ��面121よりも上側においては、駆動力伝達環1 53の外径よりも大きな内径を有する。また、� ��動面121よりも下側においては、駆動力伝達� ��153の外径よりも小さな内径を有する。これ� ��より、回転フランジ148外周の下側角部が、� ��駆動部159として駆動面121に当接する。

 更に、駆動力伝達環153は、駆動力伝達軸1 57を介して、回転フランジ148に当接する。こ� ��により、駆動力伝達環153に生じた回転駆動� ��は、回転軸本体144に伝達される。

 付勢部材150は、回転軸本体144を挿通させ� ��ことにより振れ回り部材120の内部に配置さ� ��る。ここで、付勢部材150の上端は調整部160� ��下面に、付勢部材150の下端は回転フランジ1 48の上面に、それぞれ当接する。

 更に、付勢部材150は、調整部160および回� ��フランジ148の間で圧縮された状態で装着さ� ��る。従って、付勢部材150は、回転フランジ1 48を下方に付勢する。

 付勢された回転フランジ148は、振れ回り� ��材120の肩部118が形成する駆動面121に係止さ� ��る。これにより、回転フランジ148の被駆動� ��159が、振れ回り部材120の駆動面121に押し付� ��られる。このような構造により、振れ回り� ��材120の振れ回り運動が回転軸140を回転駆動� ��せる作用部200が形成される。

 なお、回転フランジ148は回転軸140の一部� ��して回転する。このため、付勢部材150両端� ��少なくとも一方は、当接する部材に対して� ��動する。この摺動部における摩擦を低減す� ��これにより、振動アクチュエータ100の動損� ��低減し得る。具体的には、摺動部に潤滑材� ��塗布または貼付してもよい。

 上記のような構造を有する振動アクチュ� ��ータ100は、以下のように動作する。なお、� ��の実施形態においても、振れ回りは、両端� ��おいて外部から支持されているものとする� ��

 図8を参照して説明したように、駆動部130 の電気機械変換素子132、134、136、138に駆動電 圧が印加された場合は、振れ回り部材120の長 手方向に伸張する。電気機械変換素子132、134 、136、138のいずれかが伸張した場合、当該電 気機械変換素子132、134、136、138が接着された 箇所において振れ回り部材120も伸張するので 振れ回り部材120は屈曲する。

 電気機械変換素子132、134、136、138の各々� ��対して、振れ回り部材120の周方向に沿って� ��次駆動電圧が印加されると、振れ回り部材1 20の屈曲の向きが順次変化する。そこで、電� ��機械変換素子132、134、136、138に対して、順� ��π/2遅れた位相の交流電界を印加すると、紙 面に直交する円を描く振れ回り運動が生じる 。

 一方、振れ回り部材120は、両端において� ��部から支持されている。従って、振れ回り� ��動は、長手方向中央付近に、紙面に直交す� ��円を描く腹Yを形成する。これらの現象によ り、振れ回り部材120全体に、上下端を節X、Z� ��して、中央付近を腹Yとする振れ回り運動が 生じる。

 また、振れ回り運動により生じる振れ回� ��部材120の水平方向の変位は、振れ回り部材1 20の長手方向について略中央においてもっと� ��大きい。これにより、腹Yにおいて接触させ ることにより、駆動力伝達環153に大きな駆動 力を伝達できる。

 振れ回り部材120の振れ回り運動による駆� ��面121の水平な変位は、傾斜した被駆動部159� ��介して回転フランジ148に作用する。被駆動� ��159に水平方向の変位が作用した場合、駆動� ��伝達環153は、付勢部材150の付勢に逆らって� ��方向に変位する。

 駆動力伝達環153が軸方向に変位すると、� ��駆動部159および駆動面121の間に間隙が生じ� ��。更に、振れ回り運動においては、駆動面1 21が変位する位置が周方向に沿って変位する� ��で、被駆動部159および駆動面121の間に、駆� ��力伝達環153を回転させる摩擦が生じる。こ� ��摩擦により駆動されて生じた回転フランジ1 48の回転は、駆動力伝達軸157、回転フランジ1 48、回転軸本体144および出力ギア170を順次介� ��て外部に伝えられる。

 なお、駆動部130に印加される駆動電圧の� ��波数は、振れ回り部材120を含む振動系の固� ��振動数に応じた共振周波数を含むことが好� ��しい。これにより、振れ回り部材は、投入� ��れた駆動電力に対して効率よく振れ回り運� ��を生じて、それを継続できる。また、振れ� ��り部材120を、複数の腹および節を生じるよ� ��な他の振動モードで振れ回り運動させるこ� ��もできる。

 更に、等間隔に配置された4枚の電気機械 変換素子132、134、136、138を含む駆動部130を例 示したが、駆動部130の構造はこれに限定され ない。振れ回り部材120は、振れ回り部材120の 周方向に配置された3以上の電気機械変換素� �132、134、136、138を含む駆動部130によっても� �れ回り運動を発生し得る。

 また更に、作用部200において、被駆動部1 59および駆動面121は、相互に当接および離間� ��繰り返す。従って、被駆動部159および駆動� ��121の少なくとも表面は、耐磨耗性の高いセ� ��ミックス等の材料により形成することがで� ��る。これにより、振動アクチュエータ100の� ��命が延長される。

 図13および図14は、図11および図12に示し� �振動アクチュエータ100における変換部300の� �作を説明する図である。変換部300は、駆動� �伝達環153、駆動力伝達軸157、回転フランジ14 8および付勢部材150を含んで形成される。

  図13は、回転負荷が小さい状態で動作す る振動アクチュエータ100の状態を示す。図12� ��参照して説明したように、振れ回り部材120� ��振れ回り運動による駆動面121の水平な変位( 図中の矢印P)は、傾斜した被駆動部159を介し� ��回転フランジ148に作用する。

 被駆動部159に水平方向の変位が作用した� ��合、駆動力伝達環153は、付勢部材150の付勢� ��逆らって軸方向に変位する(図中の矢印Q)。� ��れ回り運動においては、駆動面121が変位す� ��位置は周方向に沿って変位するので、駆動� ��121は、被駆動部159を介して駆動力伝達環153� ��回転させる。駆動力伝達軸157は、駆動力伝� ��環153の上面に形成された伝達溝155の中に入� ��込んで、駆動力伝達環153と共に回転する。

 回転軸本体144と一体の回転フランジ148は� ��付勢部材150により駆動力伝達軸157に上方か� ��押しつけられているので、駆動力伝達環153� ��共に回転する。こうして、駆動力伝達環153� ��生じた回転は、回転軸本体144を一定の駆動� ��で回転させる(図中の矢印R)。

 図14は、回転負荷が大きい状態で動作す� �振動アクチュエータ100の状態を示す。回転� �荷が大きくなると、回転フランジ148は、駆� �力伝達軸157から伝達される回転駆動力に抗� �て回転(図中の矢印R)の速度を減じる力(図中� ��矢印S)を生じる。この力により、回転フラ� �ジ148および駆動力伝達環153の間に、回転方� �のずれが生るので、駆動力伝達軸157の周面� �は、回転フランジ148および駆動力伝達環153� �ら互いに異なる方向の力が作用する。

 周面に方向の異なる力が作用した場合、� ��動力伝達軸157は転動して、付勢部材150の付� ��に逆らって伝達溝155の斜面を登り始める(図 中の矢印T)。駆動力伝達環153は、駆動面121に� ��り下方から位置決めされているので、伝達� ��155を登る駆動力伝達軸157は、回転フランジ1 48を上方に押し上げ(図中の矢印U)、付勢部材1 50を圧縮する。圧縮された付勢部材150は、よ� ��大きな付勢力により回転フランジ148を下方� ��向かって付勢する。

 回転フランジ148に対する大きくなった付� ��力は、駆動力伝達軸157を介して駆動力伝達� ��153に作用するので、被駆動部159を駆動面121� ��押しつける力も大きくなる。これにより、� ��動面121は、より大きな回転トルクを生じる� ��うに駆動力伝達環153を駆動する。

 このように、例えば、振動アクチュエー� ��100が起動する場合のように、振動アクチュ� ��ータ100に対する回転負荷が大きい場合は、� ��動力伝達環153が振れ回り部材120に強く押し� ��けられるので、被駆動部159と駆動面121との� ��の摩擦力が大きくなり、回転トルクが大き� ��なる。また、回転軸140が定常回転している� ��合のように回転負荷が小さくい場合は、上� ��付勢力が小さくなり、駆動力伝達環153を振� ��回り部材120に強く押し付ける力が小さくな� ��。

 これにより、特別な起動時制御をするこ� ��なく、振動アクチュエータ100を円滑に起動� ��せることができる。また、負荷が小さい場� ��は付勢力も小さくなるので、被駆動部159お� ��び駆動面121の磨耗が抑制され、振動アクチ� ��エータ100が長寿命化される。

 図15は、振動アクチュエータ101の分解斜� �図を示す。また、図16は、振動アクチュエー タ101が、回転軸140の軸方向と直交する方向(� �下、径方向という)から見た断面図を示す。� ��お、説明の便宜上、回転軸140の軸方向にお� ��る駆動出力側を出力側、その反対側を非出� ��側と記載する。

 図15および図16に示すように、振動アクチ ュエータ101は、回転軸140と、振れ回り部材120 と、駆動部130と、弾性部材152、154とを備えて いる。回転軸140は、回転して動力を出力する 。回転軸140は、周方向の位置によって径が異 なる非円形部142、146を有する。

 振れ回り部材120は、回転軸140と同軸に配� ��れている。また、振れ回り部材120は円形の� ��周を有する筒型とされている。駆動部130は� ��振れ回り部材120を振れ回り運動させる。

 弾性部材152、154は、回転軸140および振れ� ��り部材120に当接して振れ回り部材120におけ� ��振れ回り運動の変位を回転軸140に伝達する� ��とにより回転軸140を回転させる。また、弾� ��部材152、154は、振れ回り部材120の内周に沿� ��て巻回された捻りバネであり、互いに交差� ��た一対の挟持部644を両端側に有する。一対� ��挟持部644は、互いに接近する方向への付勢� ��により非円形部142、146を狭持する。また、� ��性部材152、154は、振れ回り部材120の軸方向� ��端部に一対、配される。

 また、振れ回り部材120には、弾性部材152� ��154が当接する内周に沿ったV字溝242、244が設 けられる。さらに、振動アクチュエータ101は 、振れ回り部材120の軸方向中央部で振れ回り 部材120を固定保持する保持部180をさらに備え る。

 以下、振動アクチュエータ101の構成につ� ��て詳細に説明する。図15及び図16に示すよう に、振れ回り部材120は、弾性変形可能な種々 の金属材料、樹脂材料、セラミックス材料等 により、回転軸140の軸方向を長手方向とする 矩形柱状に形成されている。また、振れ回り 部材120は中空とされており、その内部には回 転軸140が挿通されている。また、振れ回り部 材120の内部には、回転軸140の軸方向から見て 円状の内周部230が形成されている。なお、振 れ回り部材120は円柱状等の他の形状であって もよい。

 回転軸140は、出力側に非円形部146が、非� ��力側に非円形部142が形成された円柱状の部� ��とされている。非円形部146の先端側は、振� ��回り部材120から出力側へ突出しており、非� ��形部142の先端側は、振れ回り部材120から非� ��力側へ突出している。

 回転軸140の出力側の端部には、出力ギア1 70が配されている。出力ギア170の軸心には、� ��円形部146と嵌合可能な矩形状の軸穴172が形� ��されており、出力ギア170は、非円形部146と� ��穴172とが嵌合した状態で非円形部146と一体� ��に回転する。

 また、振れ回り部材120の出力側の端部に� ��、調整部160が取り付けられている。当該端� ��には、ネジ溝部222が回転軸140と同軸に形成� ��れている。一方、調整部160には、ネジ溝部2 22と螺合するネジ山部162と、ネジ山部162の出� ��側端部から径方向へ拡がる円盤状のフラン� ��部161とが備えられている。ネジ山部162及び� ��ランジ部161の軸心には、回転軸140の出力側� ��回転自在に支持する円孔としての軸受部164� ��形成されている。

 また、振れ回り部材120の非出力側の端部� ��は、調整部110が取り付けられている。当該� ��部には、ネジ溝部212が回転軸140と同軸に形� ��されている。一方、調整部110は、調整部160� ��同様の構成とされており、ネジ山部162がネ� ��溝部212に螺合され、回転軸140の出力側を回� ��自在に支持している。即ち、回転軸140は、� ��対の調整部160、110を介して振れ回り部材120� ��、振れ回り部材120の軸線回りに回転自在に� ��持されている。

 振れ回り部材120の外周部には、駆動部130� ��配されている。駆動部130は、回転軸140の回� ��方向に沿って配された複数枚(本実施形態に おいては4枚)の電気機械変換素子132、134、136� ��138を備えている。電気機械変換素子132、134� ��136、138は、回転軸140の軸方向を長手方向と� ��る矩形板状体であり、それぞれ、振れ回り� ��材120の外周部における4面のうちの一に接着 等により取り付けられている。電気機械変換 素子132、134、136、138には、図示しない電極が 設けられている。電気機械変換素子132、134、 136、138は、図示しない電源部から上記電極を 介して駆動電圧を印加される。

 また、電気機械変換素子132、134、136、138� ��、駆動電圧を印加された場合に伸張する圧� ��材料を含んでいる。具体的には、チタン酸� ��タン酸ジルコン酸鉛、水晶、ニオブ酸リチ� ��ム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、メタ� ��オブ酸鉛、ポリフッ化ビニリデン、亜鉛ニ� ��ブ酸鉛、スカンジウムニオブ酸鉛等の圧電� ��料を含んでいる。

 なお、多くの圧電材料は脆いので、りん� ��銅等の高弾性金属材料で補強することが好� ��しい。あるいは、振れ回り部材120自体を担� ��にして、振れ回り部材120の表面に圧電材料� ��を形成することにより、電気機械変換素子1 32、134、136、138を形成してもよい。また、上� ��電極は、ニッケル、金等の電極材料を、鍍� ��、スパッタ、蒸着、厚膜印刷等の方法で、� ��電材料の表面に直接に形成すればよい。振� ��回り部材120の外周の軸方向中央部には、保� ��部180が取り付けられている。保持部180は、� ��転軸140と同軸に配された円盤状部材であり� ��振れ回り部材120が挿通される矩形状の開口1 86と、ネジ等が挿通される取付穴184とが形成� ��れている。

 ここで、振れ回り部材120の対角間は開口1 86の各辺よりも僅かに長く設定されており、� ��れ回り部材120の角部と開口186の縁辺の中央� ��とが当接した状態で、振れ回り部材120と開� ��186とが嵌合する。また、振れ回り部材120の� ��記角部の軸方向中央部には、開口186の縁辺� ��中央部が嵌合可能な切欠き部102が形成され� ��いる。

 このため、振れ回り部材120を、開口186に� ��通した後に軸線回りに回転させ、四方の切� ��き部102を四方の開口186縁辺の中央部に嵌合� ��せることにより、振れ回り部材120を、軸線� ��りに位置決めした状態で保持部180と一体化� ��きる。なお、保持部180は、取付穴184に挿通� ��れるネジ等により、振動アクチュエータ101� ��駆動源として用いる被駆動装置に取り付け� ��れる。

 また、非円形部146、142にはそれぞれ弾性� ��材154、152が配される。弾性部材154、152は同� ��形状及び同一寸法の捩じりバネとされてお� ��、それぞれ非円形部146、142の基端部に取り� ��けられている。弾性部材154、152は、円周部6 42と、一対の狭持部644とを備えている。

 円周部642は、弾性を有する線材が内周部2 30に沿って巻回されることにより形成されて� ��る。また、狭持部644は、当該線材の両端部� ��内周側へ屈曲されることにより形成されて� ��る。円周部642の両端部は、上下に重ね合わ� ��れ、また、一対の狭持部644は、円周部642の� ��心に対して左右対称とされている。

 また、振れ回り部材120の内周部230の軸方� ��両端部には、両端側へかけて外径側へ傾斜� ��た斜面224が形成され、ネジ山部162の先端部� ��は、先端側へかけて外径側へ傾斜した斜面1 66が形成されている。斜面224、166は回転軸140� ��軸方向に向き合うことによりV字溝244、242を 形成しており、このV字溝244に弾性部材154、15 2の円周部642が挟み込まれている。

 図17は、図16のA-A´断面図を示す。図17に� �すように、回転軸140の出力側には、軸心Cに� ��して対称な一対の円弧部616が形成されてい� ��。この一対の円弧部616が軸受部164に回転自� ��に嵌合している。なお、調整部110による回� ��軸140の非出力側の支持構造は、調整部160に� ��る回転軸140の出力側の支持構造と同様なの� ��、説明は省略する。

 図18は、図16のB-B´断面図を示す。図18に� �すように、非円形部146は、軸心Cに対して左� ��対称な一対の平面部141を備えている。平面� ��141は、回転軸140の円周面に対して内径側へ� ��んだ段部とされている。即ち、平面部141の� ��心Cからの距離r2は、回転軸140の半径r1より� �さい。また、一対の狭持部644の間隔は、弾� �部材154が無負荷の状態で非円形部146の厚み(2 *r2)より狭く、非円形部146は、円周部642を弾� �変形させた状態で一対の狭持部644の間に挟� �込まれている。

 ここで、回転軸140が基準以上のトルクで� ��転された場合に、弾性部材154、152が弾性変� ��されるように、弾性部材154、152の弾性定数� ��直径、一対の狭持部644の間隔等、各種パラ� ��ータが設定されている。なお、非円形部142� ��弾性部材152との取付構造は、非円形部146と� ��性部材154との取付構造と同様なので、説明� ��省略する。

 次に、本実施形態における作用について� ��明する。図19(A)、(B)には、振動アクチュエ� �タ101の駆動状態における振れ回り部材120の� �れ回り運動を説明する概念図が示されてい� �。振動アクチュエータ101の駆動状態では、� �気機械変換素子132、134、136、138に対して、� �次π/2遅れた位相の交流電圧が印加される。

 ここで、回転軸140の軸線に対して互いに� ��称に配された電気機械変換素子132、136、同� ��く回転軸140の軸線に対して互いに対称に配� ��れた電気機械変換素子134、138にはそれぞれ� ��正負逆の駆動電圧が同位相で印加されるこ� ��になる。これにより、電気機械変換素子132� ��136の一方が伸張して他方が収縮する動作と� ��他方が伸張して一方が収縮する動作とが交� ��に繰り返される。また、電気機械変換素子1 34、138の一方が伸張して他方が収縮する動作� ��他方が伸張して一方が収縮する動作とが交� ��に繰り返される。

 また、振れ回り部材120の軸方向中央部は� ��保持部180により固定保持されている。この� ��め、振れ回り部材120の軸方向両端部が、電� ��機械変換素子132側と電気機械変換素子136側� ��へ交互に屈曲したり、電気機械変換素子134� ��と電気機械変換素子138側とへ交互に屈曲し� ��りする。

 そして、電気機械変換素子132、134、136、1 38に印加される駆動電圧の位相が、順次π/2ず つ遅れていることにより、振れ回り部材120の 軸方向両端部における屈曲方向が、回転軸140 回りの一方向へとシフトしていく。これによ り、図19(B)に示すように、振れ回り部材120の� ��方向両端部が、回転軸140回りに円運動する� ��即ち、振れ回り部材120全体に、軸方向両端� ��を腹X、軸方向中央部を節Yとする振れ回り� �動が生じる。そして、振れ回り部材120の振� �回り運動が弾性部材152、154を介して回転軸14 0に伝達されることにより、回転軸140が回転� �れ、出力ギア170を介してモータ駆動力が出� �される。

 図20には、例えば、外部から回転軸140を� �理に回転させる等して、回転軸140に対して� �部から基準以上のトルクが入力された状態� �、図16のB-B´断面図にて示されている。なお� ��出力側と非出力側とで生じる作用は同様な� ��で、以下、出力側における作用を例にとっ� ��説明し、非出力側における作用については� ��明を省略する。

 この図に示すように、回転軸140に対して� ��部から基準以上のトルクが入力された場合� ��は、回転軸140が、弾性部材154に対して相対� ��転することにより、一対の平面部141が、一� ��の狭持部644を円周部642の弾性付勢力に抗し� ��互いに離間する方向(図中矢印R方向)へ変位� ��せる。これにより、図中矢印Sで示すように 、弾性部材154の円周部642の半径が減少するの で、円周部642とV字溝244との接触圧力が減少� �る。

 よって、外部から回転軸140が無理に回転� ��せられた場合には、まず、回転軸140が弾性� ��材154に対して相対回転することにより円周� ��642とV字溝244との接触圧力が減少した状態ま たは離間した状態になり、その後、弾性部材 154が回転軸140の回転に連れ回って、V字溝244� �対して摺動回転または空回りする。また、� �転軸140の回転負荷が基準以下まで減少した� �は、弾性部材154が弾性復帰することにより� �円周部642の半径が拡がって、再びV字溝244に� ��い接触圧力で接触する。

 即ち、弾性部材154は、回転軸140に基準以� ��の回転負荷が生じた場合に、振れ回り部材1 20との接触圧力を減少させる。これにより、� ��転軸140に基準以上の回転負荷が生じた場合� ��、弾性部材154と振れ回り部材120との間に生� ��る摩擦力を軽減でき、弾性部材154と振れ回� ��部材120との磨耗劣化を抑制できる。

 従って、弾性部材154と振れ回り部材120と� ��接触部を保護でき、製品寿命を延長できる� ��動アクチュエータ101を提供できる。また、� ��動アクチュエータ101の駆動が停止している� ��態では、弾性部材154の円周部642が、V字溝244 に対して所定の接触圧力をもって当接するの で、回転軸140を一定の位置で停止(自己保持)� ��せることができる。

 また、本実施形態では、弾性部材154、152� ��回転軸140の軸方向両端部、即ち回転軸140の� ��れ回り運動の腹Xに相当する位置に配したこ とにより、振れ回り部材120から弾性部材154へ 効率よく振動を伝達でき、モータ出力を効率 よく高めることができる。また、本実施形態 では、弾性部材154の円周部642が当接するV字� �244を、内周部230に形成したことにより、弾� �部材154を回転軸140の軸方向に位置決めでき� �弾性部材154を内周部230に当接させるための� �勢部材等を不要にできるので、構成を簡素� �でき、コストを低減できる。

 さらに、本実施形態では、調整部160、110� ��回転軸140の軸方向へ変位させることにより� ��V字溝244、242における互いに向き合う一対の 斜面166、224の一方を他方に対して近接および 離間させることができる。これにより、当該 斜面166、224における弾性部材154、152と当接す る径方向の位置を調節でき、弾性部材154と振 れ回り部材120との接触圧力を調整できる。

 次に、本発明の他の実施形態に係る振動� ��クチュエータ801について説明する。なお、� ��の実施形態と同様の構成には同一の符号を� ��し、説明は省略する。図21には、本実施形� �に係る振動アクチュエータ801が径方向から� �た断面図にて示されている。

 この図に示すように、振動アクチュエー� ��801では、V字溝244が回転軸240の軸方向中央部 に配されている。また、非円形部146が回転軸 240の軸方向における出力側端部から中央部ま で形成されており、弾性部材154が回転軸240の 軸方向中央部に配されている。さらに、一対 の保持部180が、回転軸240の軸方向両端部を固 定保持している。

 次に、本実施形態における作用について� ��明する。図22(A)、(B)には、振動アクチュエ� �タ801の駆動状態における振れ回り部材120の� �れ回り運動を説明する概念図が示されてい� �。振動アクチュエータ801が駆動している状� �では、電気機械変換素子132、134、136、138が� �の実施形態と同様の方法で駆動される。こ� �で、振れ回り部材220の軸方向両端部が、一� �の保持部180により固定保持されているので� �振れ回り部材220全体に、軸方向中央部を腹X� ��軸方向両端部を節Yとする振れ回り運動が生 じる。そして、振れ回り部材220の振れ回り運 動が弾性部材154を介して回転軸240に伝達され ることにより、回転軸240が回転され、出力ギ ア170を介してモータ駆動力が出力される。

 ここで、本実施形態では、弾性部材154を� ��転軸240の軸方向中央部、即ち回転軸240の振� ��回り運動の腹Xに相当する位置に配している 。これにより、振れ回り部材220から弾性部材 154へ振動を効率良く伝達でき、モータ出力を 効率よく高めることができる。

 次に、振動アクチュエータ802について説� ��する。なお、他の実施形態と同様の構成に� ��同一の符号を付し、説明は省略する。図23� �は、本実施形態に係る振動アクチュエータ80 2が径方向から見た断面図にて示されている� �この図に示すように、振動アクチュエータ80 2では、振れ回り部材320の軸方向中央部に段� �部302が形成されており、内周部230は、段差� �302を境に出力側の拡径部304と非出力側の縮� �部306とに分かれている。

 弾性部材154は、拡径部304に配され、段差� ��302に当接している。また、回転軸340の軸方� ��中央部には、外径側へ拡がった円盤状のフ� ��ンジ部342が配されている。また、フランジ� ��342と調整部160との間には弾性部材344が配さ� ��ている。この弾性部材344は、回転軸340の軸� ��向に弾性収縮可能な圧縮コイルバネであり� ��フランジ部342を非出力側へ付勢することに� ��り、フランジ部342を介して弾性部材154を段� ��部302に押圧する。これにより、弾性部材154� ��、振れ回り部材320の軸方向中央部に位置決� ��される。

 また、振れ回り部材320の振動が、弾性部� ��154に対して、側方側からに加えて下方側か� ��も加えられるので、回転軸340に加わる振動� ��効率よく増加させることができ、振動アク� ��ュエータ802の出力を効率よく高めることが� ��きる。

 次に、また他の実施形態について説明す� ��。なお、他の実施形態と同様の構成には同� ��の符号を付し、説明は省略する。図24には� �本実施形態に係る振動アクチュエータ803が� �解斜視図にて示されている。また、図25には 、振動アクチュエータ803が、径方向から見た 断面図にて示されている。

 これらの図に示すように、振動アクチュ� ��ータ803は、振れ回り部材120と、回転軸840と� ��一対の係合部456とを備えている。振れ回り� ��材120は、円形の内周部230を有する筒型とさ� ��ている。回転軸840は、軸方向の一部におい� ��外周の一部が径方向に窪んだ凹部としての� ��係合部442、444を有する。一対の係合部456は� ��振れ回り部材120の内周に沿って巻回され、� ��端側に互いに離間する方向への付勢力によ� ��被係合部442、444の側壁446、447に係合する一� ��の係合部456を有する捩じりバネとされてい� ��。

 回転軸840の出力側及び非出力側には、そ� ��ぞれ、外周部の一部が内径側へ凹み、反対� ��へ貫通された被係合部444、442が形成されて� ��る。この被係合部444、442が備える一対の側� ��446、447は、回転軸840の軸心Cに対して左右対 称な平面とされている。被係合部444は、V字� �244と径方向に向き合う位置まで延び、被係� �部442は、V字溝242と径方向に向き合う位置ま� ��延びている。

 また、被係合部444、442にはそれぞれ弾性� ��材454、452が配されている。弾性部材452、454� ��同一形状及び同一寸法の捩じりバネとされ� ��おり、それぞれ被係合部444、442の底部に取� ��付けられている。

 図26には、図25のA-A´断面図が示されてい� ��。この図に示すように、弾性部材454、452は� ��円周部742と、一対の係合部456とを備えてい� ��。円周部742は、弾性を有する線材が内周部2 30に沿って巻回されることにより形成されて� ��る。また、係合部456は、当該線材の両端部� ��内周側へ屈曲されることにより形成されて� ��り、V字溝244、242に嵌め込まれている。円周 部742の両端部は、周方向に互いに離間され、 また、一対の係合部456は、円周部742の中心に 対して左右対称とされている。

 一対の係合部456の間隔は、弾性部材454が� ��負荷の状態で一対の側壁446、447の間隔より� ��い。即ち、一対の側壁446、447は、円周部742� ��弾性変形させた状態で一対の係合部456を挟� ��込んでいる。ここで、回転軸840が基準以上� ��トルクで回転された場合に、弾性部材454、4 52が弾性変形されるように、弾性部材454、452� ��弾性定数、一対の係合部456の間隔等、各種� ��ラメータが設定されている。なお、被係合� ��442と弾性部材452との取付構造は、被係合部4 44と弾性部材454との取付構造と同様なので、� ��明は省略する。

 次に、本実施形態における作用について� ��明する。図27には、回転軸840に対して外部� �ら基準以上のトルクが入力された場合にお� �る作動状態が、図25のA-A´断面図にて示され� ��いる。なお、出力側と非出力側とで生じる� ��用は同様なので、以下、出力側における作� ��を例にとって説明し、非出力側における作� ��については説明を省略する。

 この図に示すように、回転軸840に対して� ��部から基準以上のトルクが入力された場合� ��は、回転軸840が、弾性部材454に対して相対� ��転すると共に、一対の側壁446が、一対の係� ��部456を円周部742の弾性付勢力に抗して互い� ��接近する方向へ変位させる。これにより、� ��性部材454の円周部742の半径が減少するので� ��円周部742とV字溝244との接触圧力が減少する 。

 即ち、弾性部材454は、回転軸840に基準以� ��の回転負荷が生じた場合に、振れ回り部材1 20との接触圧力を減少させる。これにより、� ��転軸840に基準以上の回転負荷が生じた場合� ��、弾性部材454と振れ回り部材120との間に生� ��る摩擦力を軽減でき、弾性部材454と振れ回� ��部材120との接触部を保護できる。また、本� ��施形態では、振動アクチュエータ803の駆動� ��停止している状態で、弾性部材454の円周部7 42が、V字溝244に対して所定の接触圧力をもっ て当接するので、回転軸840を一定の位置で停 止(自己保持)させることができる。

 なお、本実施形態では、被係合部442、444� ��、回転軸840の出力側又は非出力側を径方向� ��二分するスリットとした。しかし、被係合� ��442、444は、一対の係合部456が自身の弾性力� ��より係合する一対の側壁を備えていればよ� ��、例えば、矩形状の貫通孔又は窪みであっ� ��もよい。

 図28は、振動アクチュエータ700を含む撮� �装置400の構造を模式的に示す縦断面図であ� �。撮像装置400は、レンズユニット410および� �ディ460を含む。レンズユニット410は、マウ� �ト450を介して、ボディ460に対して着脱自在� �装着される。レンズユニット410は、光学部� �420、光学部材420を収容するレンズ鏡筒430、� �よび、レンズ鏡筒430の内部に設けられて光� �部材420を駆動する振動アクチュエータ700を� �える。

 光学部材420は、図中で左側にあたる入射� ��から順次配列された、フロントレンズ422、� ��ンペンセータレンズ424、フォーカシングレ� ��ズ426およびメインレンズ428を含む。フォー� ��シングレンズ426およびメインレンズ428の間� ��は、アイリスユニット440が配置される。

 振動アクチュエータ700は、保持部180、190� ��おいて、螺子等の固定部材によって、レン� ��鏡筒430の内部に固定される。保持部180、190� ��、振れ回り部材720の振れ回り運動における� ��の位置で、振れ回り部材720を支持する。こ� ��により、振れ回り部材720の振動をレンズ鏡� ��430に伝達させることがなく、振れ回り部材7 20の振動の撮像装置400への影響を軽減するこ� ��ができる。

 振動アクチュエータ700は、光軸方向につ� ��てレンズ鏡筒430の中程にあって相対的に小� ��なフォーカシングレンズ426の下方に配置さ� ��る。これにより、レンズ鏡筒430の径を拡大� ��ることなく、振動アクチュエータ700はレン� ��鏡筒430内に収容される。振動アクチュエー� ��700は、例えば輪列を介してフォーカシング� ��ンズ426を光軸方向に前進または後退させる� ��

 ボディ460は、メインミラー540、ペンタプ� ��ズム470、接眼系490を含む光学部材を収容す� ��。メインミラー540は、レンズユニット410を� ��して入射した入射光の光路上に傾斜して配� ��される待機位置と、入射光を避けて上昇す� ��撮影位置(図中に点線で示す)との間を移動� �る。

 待機位置にあるメインミラー540は、入射� ��の大半を、上方に配置されたペンタプリズ� ��470に導く。ペンタプリズム470は、入射光の� ��映を接眼系490に向かって出射するので、フ� ��ーカシングスクリーン472の映像を接眼系490� ��ら正像として見ることができる。入射光の� ��りは、ペンタプリズム470により測光ユニッ� ��480に導かれる。測光ユニット480は、入射光� ��強度およびその分布等を測定する。

 なお、ペンタプリズム470および接眼系490� ��間には、ファインダ液晶494に形成された表� ��画像を、フォーカシングスクリーン472の映� ��に重ねるハーフミラー492が配置される。表� ��画像は、ペンタプリズム470から投影された� ��像に重ねて表示される。

 また、メインミラー540は、入射光の入射� ��に対する裏面にサブミラー542を有する。サ� ��ミラー542は、メインミラー540を透過した入� ��光の一部を、下方に配置された測距ユニッ� ��530に導く。これにより、メインミラー540が� ��機位置にある場合は、測距ユニット530が被� ��体までの距離を測定する。なお、メインミ� ��ー540が撮影位置に移動した場合は、サブミ� ��ー542も入射光の光路から退避する。

 更に、入射光に対してメインミラー540の� ��方には、シャッタ520、光学フィルタ510およ� ��撮像部500が順次配置される。シャッタ520が� ��放される場合、その直前にメインミラー540� ��撮影位置に移動するので、入射光は直進し� ��撮像部500に入射される。これにより、入射� ��の形成する画像が電気信号に変換される。� ��れにより、撮像部500は、レンズユニット410� ��よって結像された画像を撮像する。

 撮像装置400において、レンズユニット410� ��ボディ460とは電気的にも結合されている。� ��って、例えば、ボディ460側の測距ユニット5 30が検出した被写体までの距離の情報を参照� ��つつ振動アクチュエータ700の回転を制御す� ��ことにより、オートフォーカス機構を形成� ��きる。また、測距ユニット530が振動アクチ� ��エータ700の動作量を参照することにより、� ��ォーカスエイド機構を形成することもでき� ��。振動アクチュエータ700および撮像部500は� ��制御部550により上記の通り制御される。

 なお、振動アクチュエータ700をフォーカ� ��ングレンズ426の駆動に用いる場合について� ��示したが、アイリスユニット440の開閉、ズ� ��ムレンズにおけるバリエータレンズの移動� ��を振動アクチュエータ700で駆動できること� ��いうまでもない。この場合も、電気信号を� ��して測光ユニット480、ファインダ液晶494等� ��情報を参照し合うことにより、振動アクチ� ��エータ700は、露出の自動化、シーンモード� ��実行、ブラケット撮影の実行等に関与する� ��

 また、振動アクチュエータ700を備えた場� ��について説明したが、振動アクチュエータ7 00に換えて振動アクチュエータ100を用いても� ��いことはいうまでもない。振動アクチュエ� ��タ100、700は、回転負荷が大きい場合に自律� ��に回転トルクを増加させるので、振動アク� ��ュエータ100、700の制御を簡単にすることが� ��きる。また、負荷変動に対して安定して動� ��する。

 更に、振動アクチュエータ100に換えて、� ��動アクチュエータ101、801、802、803のいずれ� ��を用いることもできる。この場合、過大な� ��転負荷に対して振動アクチュエータ101、801� ��802、803が自律的にロータの接触圧を低下さ� ��るので、複雑な制御なしに振動アクチュエ� ��タ101、801、802、803の磨耗による劣化を防止� ��きる。

 例えば、撮像装置400には、オートフォー� ��ス動作中にフォーカスリング560によるマニ� ��アルフォーカス操作が可能になる、いわゆ� ��M/Aモードが搭載されている。フォーカスリ� ��グ560が操作された場合は、振動アクチュエ� ��タ101、801、802、803の出力に代えて、ユーザ� ��よるフォーカスリング560の回転操作により� ��ォーカシングレンズ426が駆動される。

 振動アクチュエータ101、801、802、803とフ� ��ーカスリング560とはギア列を介して連結さ� ��ており、フォーカスリング560の回転がギア� ��により振動アクチュエータ101、801、802、803� ��伝達される。このため、オートフォーカス� ��作中にフォーカスリング560が手動により高� ��で回転された場合、あるいは振動アクチュ� ��ータ101、801、802、803の駆動が停止している� ��態でフォーカスリング560が回転された場合� ��には、振動アクチュエータ101、801、802、803� ��回転軸240に基準以上のトルクが入力される� ��とがある。

 この場合、振動アクチュエータ101、801、8 02、803においては、弾性部材154、152が、振れ� ��り部材120との接触圧力を減少させる。従っ� ��、回転軸240に基準以上のトルクが入力され� ��場合でも、弾性部材154、152と回転軸240との� ��に生じる摩擦力を軽減でき、弾性部材154、1 52と回転軸240との接触部を保護できる。

 以上のように、振動アクチュエータ100、7 00または、振動アクチュエータ101、801、802、8 03は、撮影機、双眼鏡等の光学系において、� ��焦機構、ズーム機構、手振れ補正機構等の� ��動に好適に使用できる。さらに、精密ステ� ��ジ、より具体的には電子ビーム描画装置、� ��査装置用各種ステージ、バイオテクノロジ� ��セルインジェクタの移動機構、核磁気共鳴� ��置の移動ベッド等の動力源に使用されうる� ��、用途がこれらに限られないことはいうま� ��もない。

 以上、本発明を実施の形態を用いて説明� ��たが、本発明の技術的範囲は上記実施の形� ��に記載の範囲には限定されない。上記実施� ��形態に、多様な変更または改良を加えるこ� ��が可能であることが当業者に明らかである� ��その様な変更または改良を加えた形態も本� ��明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求� ��範囲の記載から明らかである。