專(zhuān)利名稱(chēng)：用于至少兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)件并包括至少一個(gè)壓電驅(qū)動(dòng)件的驅(qū)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于至少兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)件的驅(qū)動(dòng)裝置，該裝置包括至少一個(gè)壓電驅(qū)動(dòng)件。
這種裝置例如可以從德國(guó)專(zhuān)利DE3500607C2中獲知。該已知的驅(qū)動(dòng)裝置包括一個(gè)壓電厚度諧振器，通過(guò)一個(gè)扭轉(zhuǎn)偶合器可以使該諧振器的厚度振動(dòng)轉(zhuǎn)換成一個(gè)扭轉(zhuǎn)諧振器的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。
這種構(gòu)型由于該有效的壓電體積顯著地小于該待激發(fā)的扭轉(zhuǎn)諧振器的體積而具有較低的效率。在該已知的驅(qū)動(dòng)裝置中，各個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)件之間的軸向距離取決于該扭轉(zhuǎn)諧振器的尺寸。轉(zhuǎn)動(dòng)方向的變更只有當(dāng)電動(dòng)機(jī)組相對(duì)于軸線移位的情況下才有可能。
本發(fā)明的目的在于提供另一種在本文開(kāi)頭一段中所限定的類(lèi)型的驅(qū)動(dòng)裝置，該驅(qū)動(dòng)裝置具有較高的效率并且可使轉(zhuǎn)動(dòng)件的位置更加靈活。
根據(jù)本發(fā)明，上述目的可以以下述方式達(dá)到，該壓電驅(qū)動(dòng)件包括一個(gè)壓電諧振器和至少兩個(gè)摩擦件，該摩擦件設(shè)置在該壓電諧振器上并且互相對(duì)置地配置，帶有摩擦件的該壓電諧振器設(shè)置在該兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)件之間并且通過(guò)一個(gè)預(yù)加載力而受到限制，該摩擦件中的每個(gè)摩擦件作用在該轉(zhuǎn)動(dòng)件中的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)件上，以及設(shè)置用來(lái)激發(fā)該壓電諧振器的振動(dòng)模式的電氣裝置。
借助于該電氣裝置可以使壓電諧振器和固定在該壓電諧振器上的摩擦件一起產(chǎn)生振動(dòng)。振動(dòng)的摩擦件周期地作用在該轉(zhuǎn)動(dòng)件中的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)件上，從而在轉(zhuǎn)動(dòng)件與摩擦件之間產(chǎn)生摩擦力。該摩擦力使轉(zhuǎn)動(dòng)件產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)。該預(yù)加載力保證了摩擦件與轉(zhuǎn)動(dòng)件的可靠的接合。
在該驅(qū)動(dòng)裝置中，壓電諧振器通過(guò)摩擦件直接作用在轉(zhuǎn)動(dòng)件上。一臺(tái)附加的諧振器就不再需要了。因而壓電驅(qū)動(dòng)件所需要的體積與在DE3500607C2的構(gòu)型中相比顯著地減少。所能達(dá)到的效率也顯著地提高并且為10％的數(shù)量級(jí)。壓電諧振器最好具有矩形的外形。這樣做的結(jié)果是，壓電諧振器可以方便地適應(yīng)于在轉(zhuǎn)動(dòng)件之間的不同的軸向距離。這種驅(qū)動(dòng)裝置在設(shè)計(jì)時(shí)具有更大的自由度。通過(guò)改變所使用的壓電驅(qū)動(dòng)件的數(shù)目，幾乎可以任意地增加或減少轉(zhuǎn)動(dòng)件的數(shù)目。
轉(zhuǎn)動(dòng)件可以理解為指的是可轉(zhuǎn)動(dòng)的零件，例如驅(qū)動(dòng)軸或驅(qū)動(dòng)輪。
在本發(fā)明的一個(gè)較佳的實(shí)施例中，該壓電諧振器是一個(gè)單模諧振器。該單模諧振器可以是一個(gè)延伸式諧振器或者是一個(gè)彎曲式諧振器。如果該單模諧振器采取延伸式諧振器的形式并且置于兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)件之間，該延伸式諧振器的振動(dòng)軸線最好相對(duì)于在該兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)件之間的連接線形成一個(gè)少量?jī)A斜的取向，以保證轉(zhuǎn)動(dòng)件的穩(wěn)定的轉(zhuǎn)動(dòng)。于是該兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)件以相同的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。
另一個(gè)辦法是，該單模諧振器可以是一個(gè)彎曲式諧振器。為了保證該兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)件的穩(wěn)定的轉(zhuǎn)動(dòng)，該彎曲式諧振器被配置成平行于在該兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)件之間的連接線并具有少量的偏置。于是該兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)件由該彎曲式諧振器的對(duì)置的摩擦件沿著相反的方向驅(qū)動(dòng)。
在如權(quán)利要求3所述的本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例中，該壓電諧振器是一個(gè)雙模諧振器。該雙模諧振器的各個(gè)位置可以完成二維的圓形或橢圓形的轉(zhuǎn)動(dòng)。通過(guò)使用電氣激發(fā)裝置來(lái)改變激發(fā)就能夠改變轉(zhuǎn)動(dòng)的方向。這樣通過(guò)該雙模諧振器就可以以一種簡(jiǎn)單的方式使該兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)方向反向。該雙模諧振器最好配置成在該兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)件之間精確地對(duì)稱(chēng)，該雙模諧振器的延伸模的軸線基本上與該兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)件之間的連接線相重合。該雙模諧波器的摩擦件還可以進(jìn)行橢圓或圓運(yùn)動(dòng)，于是每個(gè)摩擦件在轉(zhuǎn)動(dòng)件上作用一個(gè)單向的摩擦力。其結(jié)果是，該兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)件以相同的轉(zhuǎn)動(dòng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。
根據(jù)權(quán)利要求6，該驅(qū)動(dòng)裝置最好以這樣一種方式設(shè)計(jì)，使得該兩個(gè)摩擦件能夠完成橢圓運(yùn)動(dòng)。橢圓運(yùn)動(dòng)能夠使在摩擦件與轉(zhuǎn)動(dòng)件之間獲得一個(gè)特別令人滿意的摩擦力。而當(dāng)該橢圓的對(duì)稱(chēng)的縱向軸線相對(duì)于在兩個(gè)摩擦件之間的連接線處于傾斜狀態(tài)時(shí)，情況尤其是這樣。摩擦件運(yùn)動(dòng)的主方向可以通過(guò)對(duì)稱(chēng)的縱向軸線進(jìn)行調(diào)整。這樣就可以實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求7所述的本發(fā)明的較佳的實(shí)施例。在本發(fā)明的該實(shí)施例中，該摩擦件運(yùn)動(dòng)的主方向，即具有該橢圓的對(duì)稱(chēng)的縱向軸線的方向的運(yùn)動(dòng)的方向，基本上與相關(guān)的轉(zhuǎn)動(dòng)件和相關(guān)的摩擦件的材料的摩擦角相對(duì)應(yīng)。因而，就可以在摩擦件與轉(zhuǎn)動(dòng)件之間達(dá)到靜摩擦，從而獲得該驅(qū)動(dòng)裝置的最佳效率。通過(guò)如權(quán)利要求8所述的較佳實(shí)施例，可以獲得靜摩擦的最大力。如權(quán)利要求9所述，一種具有28.8°的摩擦角的特別適當(dāng)?shù)牟牧鲜茄趸X。
如權(quán)利要求4所述的本發(fā)明的較佳實(shí)施例可以在結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單和成本很低的情況下實(shí)現(xiàn)。借助于從壓電板上伸出的驅(qū)動(dòng)件，該摩擦件的振動(dòng)的振幅就可以達(dá)到。在該第一表面的所有四個(gè)電極中的極化方向都是相同的。最好如權(quán)利要求5中所述，該雙模諧振器的正交振動(dòng)的共振頻率互相之間是如此接近，從而通過(guò)一個(gè)外加的電工作頻率就能夠產(chǎn)生具有滿意的振幅和所要求的相位關(guān)系的兩個(gè)正交振動(dòng)。在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，如權(quán)利要求4所述，只有四個(gè)電極中的兩個(gè)電極加上共用地線必須與一個(gè)電子控制電路相連接。這樣做的結(jié)果是，該整個(gè)電子控制電路只需要較少的元件。
如權(quán)利要求10所述的本發(fā)明的較佳實(shí)施例和如權(quán)利要求11所述的本發(fā)明的較佳實(shí)施例都特別適合在電動(dòng)剃刀中使用。如權(quán)利要求10所述的該驅(qū)動(dòng)裝置具有的優(yōu)點(diǎn)是，該三個(gè)壓電驅(qū)動(dòng)件及其驅(qū)動(dòng)力相對(duì)于該三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)件是對(duì)稱(chēng)地配置的。因而該三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)矩也是相同的。
如權(quán)利要求11所述的驅(qū)動(dòng)裝置具有的優(yōu)點(diǎn)是，只通過(guò)兩個(gè)壓電驅(qū)動(dòng)件就可以驅(qū)動(dòng)該三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)件。因此，如權(quán)利要求10所述的驅(qū)動(dòng)裝置相比節(jié)約了一個(gè)壓電驅(qū)動(dòng)件。與兩個(gè)壓電驅(qū)動(dòng)件都連接的該轉(zhuǎn)動(dòng)件比其他兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)件具有更大的轉(zhuǎn)矩。但是，這種情況對(duì)于在電動(dòng)剃刀中使用來(lái)說(shuō)并不是一個(gè)缺點(diǎn)，因?yàn)樵谠撌褂弥腥齻€(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)件只應(yīng)當(dāng)具有相同的轉(zhuǎn)數(shù)。在如權(quán)利要求11所述的驅(qū)動(dòng)裝置中，這種情況就得到了保證。在如權(quán)利要求12所述的驅(qū)動(dòng)裝置中，三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)件中的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)件最好安裝在一個(gè)固定軸承中，而其余的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)件則分別安裝在一個(gè)浮動(dòng)軸承中。固定軸承可以理解成是指固定在該驅(qū)動(dòng)裝置的殼體上以使它不能運(yùn)動(dòng)的軸承。相反地，浮動(dòng)軸承則是配置在該驅(qū)動(dòng)裝置的殼體中并使它可以(例如在一個(gè)槽中)運(yùn)動(dòng)的軸承。這樣就使限制浮動(dòng)軸承相對(duì)于壓電驅(qū)動(dòng)件運(yùn)動(dòng)成為可能，例如可以通過(guò)配置在殼體與浮動(dòng)軸承之間的彈簧，該彈簧的彈簧力通過(guò)浮動(dòng)軸承傳遞到相關(guān)的壓電驅(qū)動(dòng)件上。
如權(quán)利要求13所述，在一個(gè)包括兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)件的構(gòu)型中的軸承構(gòu)造可以以類(lèi)似的方式實(shí)現(xiàn)。
下面將參照附

圖1至7，通過(guò)實(shí)例來(lái)更詳細(xì)地介紹本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例，附圖中圖1示意地表示一個(gè)用于兩個(gè)驅(qū)動(dòng)軸的驅(qū)動(dòng)裝置，一個(gè)雙模壓電諧振器在預(yù)加載力的作用下被夾持在該兩個(gè)驅(qū)動(dòng)軸之間；圖2是示于圖1中的壓電諧振器的側(cè)視圖；圖3用簡(jiǎn)圖示出了一個(gè)用于兩個(gè)驅(qū)動(dòng)軸的驅(qū)動(dòng)裝置，一個(gè)延伸式單模壓電諧振器設(shè)置在該兩個(gè)驅(qū)動(dòng)軸之間；圖4示出了一個(gè)用于兩個(gè)驅(qū)動(dòng)軸的驅(qū)動(dòng)裝置，一個(gè)彎曲型單模壓電諧振器在預(yù)加載力的作用下被夾持在該兩個(gè)驅(qū)動(dòng)軸之間；圖5示出了一個(gè)用于三個(gè)驅(qū)動(dòng)軸的驅(qū)動(dòng)裝置，兩個(gè)壓電諧振器中的每個(gè)諧振器在預(yù)加載力的作用下被夾持在該三個(gè)驅(qū)動(dòng)軸中的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)軸之間；圖6示出了一個(gè)用于三個(gè)驅(qū)動(dòng)軸的驅(qū)動(dòng)裝置，三個(gè)壓電諧振器中的每個(gè)諧振器在預(yù)加載力的作用下被設(shè)置在該三個(gè)驅(qū)動(dòng)軸中的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)軸之間；圖7示出了一把電動(dòng)剃刀，該剃刀包括配置成一個(gè)三角形構(gòu)型的三個(gè)刀具，每個(gè)刀具由一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)，并且為該三個(gè)驅(qū)動(dòng)軸設(shè)置了一個(gè)如圖5或圖6中所示的驅(qū)動(dòng)裝置。
圖1示出了一種用于兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)件的驅(qū)動(dòng)裝置。該第一轉(zhuǎn)動(dòng)件即是第一驅(qū)動(dòng)軸1，該第二轉(zhuǎn)動(dòng)件即是第二驅(qū)動(dòng)軸2。第一驅(qū)動(dòng)軸1和第二驅(qū)動(dòng)軸2互相之間間隔一定距離。一個(gè)壓電驅(qū)動(dòng)件3設(shè)置在第一驅(qū)動(dòng)軸1與第二驅(qū)動(dòng)軸2之間。壓電驅(qū)動(dòng)件3包括一個(gè)具有第一側(cè)面4a、第二側(cè)面4b、第三側(cè)面4c和第四側(cè)面4d的矩形的雙模壓電諧振器4。該壓電諧振器具有第一電極5a、第二電極5b、第三電極5c和第四電極5d。四個(gè)電極5a、5b、5c和5d可以通過(guò)例如絲網(wǎng)印刷法設(shè)置在壓電諧振器4的第一主表面6上。第一電極5a和第四電極5d可以借助于第一焊線7互相電連接，第二電極5b和第三電極5c可以借助于第二焊線8互相電連接。第一電極5a和第二電極5b與電控制裝置9相連接，該裝置可以產(chǎn)生用來(lái)在壓電諧振器中引起振動(dòng)的電信號(hào)。第一驅(qū)動(dòng)件10與第三側(cè)面4c例如可以通過(guò)粘結(jié)結(jié)合在中央相電連接。第二驅(qū)動(dòng)件11與第四側(cè)面4d例如可以通過(guò)粘結(jié)結(jié)合在中央相電連接。第一驅(qū)動(dòng)件10和第二驅(qū)動(dòng)件11最好用氧化鋁制成。
圖2示出了壓電諧振器4的側(cè)視圖。該壓電諧振器4包括一個(gè)具有第一主表面6和第二主表面13的壓電體12。第二主表面13上整個(gè)由地線5e所覆蓋。該地線5e以一種未示出的方式也連接在控制裝置9上。在第一主表面6上的四個(gè)電極5a、5b、5c和5d中，壓電體12的極化方向是相同的。在圖2中用兩個(gè)箭頭14來(lái)表示該極化方向。
如圖1中所示，具有第一驅(qū)動(dòng)件10和第二驅(qū)動(dòng)件11連接于其上的壓電諧振器4在預(yù)加載力F的作用下被夾持在第一驅(qū)動(dòng)軸1與第二驅(qū)動(dòng)軸2之間。由于預(yù)加載力F作用的結(jié)果，使第一驅(qū)動(dòng)件10壓緊在第一驅(qū)動(dòng)軸1上和使第二驅(qū)動(dòng)件11壓緊在第二驅(qū)動(dòng)軸2上。該第一驅(qū)動(dòng)軸1和第二驅(qū)動(dòng)軸2都鍍有一層氧化鋁。通過(guò)控制裝置4把電信號(hào)作用于第一電極5a和地線5e，就可以使壓電諧振器4產(chǎn)生一個(gè)雙模振動(dòng)。該預(yù)加載力F、壓電諧振器4的外形尺寸以及在第一驅(qū)動(dòng)件10與第一驅(qū)動(dòng)軸1之間和在第二驅(qū)動(dòng)件11與第二驅(qū)動(dòng)軸2之間的摩擦系數(shù)的大小應(yīng)以這樣一種方式來(lái)確定，使得壓電諧振器4、第一驅(qū)動(dòng)件10和第二驅(qū)動(dòng)件11能夠完成一個(gè)橢圓形的轉(zhuǎn)動(dòng)。然后第一驅(qū)動(dòng)件10和第二驅(qū)動(dòng)件11就分別在第一驅(qū)動(dòng)軸1和第二驅(qū)動(dòng)軸2上作用摩擦力，從而使第一驅(qū)動(dòng)軸1和第二驅(qū)動(dòng)軸2轉(zhuǎn)動(dòng)。由于第一驅(qū)動(dòng)件10和第二驅(qū)動(dòng)件11的橢圓形的轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向是相同的，因此第一驅(qū)動(dòng)軸1和第二驅(qū)動(dòng)軸2就由該振動(dòng)壓電諧振器4以相同的轉(zhuǎn)動(dòng)方向驅(qū)動(dòng)。在圖1中示出了第一轉(zhuǎn)動(dòng)方向15。
通過(guò)從第一控制裝置9向第二電極5b和地線5e提供控制信號(hào)，壓電諧振器4還可以產(chǎn)生一個(gè)其方向與在圖1中顯示的振動(dòng)模式相反的橢圓形振動(dòng)模式。因此，示于圖1的該構(gòu)型還可以使驅(qū)動(dòng)軸以與第一轉(zhuǎn)動(dòng)方向15相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。因而，只要改變從控制裝置9產(chǎn)生的該控制信號(hào)，就可以實(shí)現(xiàn)第一驅(qū)動(dòng)軸1和第二驅(qū)動(dòng)軸2的轉(zhuǎn)動(dòng)方向的反向。
氧化鋁的摩擦角為28.8°。因此，預(yù)載力F和壓電諧振器4的外形尺寸的大小應(yīng)以這樣一種方式來(lái)確定，使得在該橢圓形轉(zhuǎn)動(dòng)期間，第一驅(qū)動(dòng)件10和第二驅(qū)動(dòng)件11分別地基本上以28.8°的角度與第一驅(qū)動(dòng)軸1和第二驅(qū)動(dòng)軸2相接觸。因而第一驅(qū)動(dòng)件10和第二驅(qū)動(dòng)件11的接觸角基本上與該摩擦角相一致。在最佳控制電壓的情況下，靜摩擦將發(fā)生在第一驅(qū)動(dòng)件10與第一驅(qū)動(dòng)軸1和第二驅(qū)動(dòng)件11與第二驅(qū)動(dòng)軸2之間，從而導(dǎo)致產(chǎn)生一個(gè)最佳速度。這種情況可以保證該驅(qū)動(dòng)裝置具有良好的效率。
第一驅(qū)動(dòng)軸1和第二驅(qū)動(dòng)軸2的轉(zhuǎn)矩和速度可以通過(guò)由第一控制裝置9所提供的電壓的振幅和通過(guò)預(yù)加載力F來(lái)進(jìn)行改變或者調(diào)整。
壓電諧振器4的電驅(qū)動(dòng)的精確的結(jié)構(gòu)和各種可能性在歐洲專(zhuān)利EP633616A2中均有說(shuō)明，其內(nèi)容通過(guò)引用結(jié)合在本申請(qǐng)中。
圖3示出了一個(gè)包括第一驅(qū)動(dòng)軸20和第二驅(qū)動(dòng)軸21的驅(qū)動(dòng)裝置。一個(gè)單模壓電諧振器22設(shè)置在第一驅(qū)動(dòng)軸20與第二驅(qū)動(dòng)軸21之間。該壓電諧振器22為矩形產(chǎn)且在其頂面上有一個(gè)第一電極23和在其后面上有一個(gè)地線(未示出)。第一延伸式電極23具有一個(gè)可以激發(fā)延伸振動(dòng)的形狀。該壓電諧振器22制造成一個(gè)延伸式諧振器。該壓電諧振器22在其端面24a上有一個(gè)第一驅(qū)動(dòng)件25并且在其對(duì)置的端面24b上有一個(gè)第二驅(qū)動(dòng)件26。第一驅(qū)動(dòng)件25和第二驅(qū)動(dòng)件26通過(guò)粘結(jié)結(jié)合被固定在壓電諧振器22上。該壓電諧振器22通過(guò)一個(gè)電控制裝置(未示出)而致動(dòng)，以便在用雙箭頭表示的方向上產(chǎn)生延伸振動(dòng)。該壓電諧振器22的對(duì)稱(chēng)的縱向軸線28相對(duì)于連接第一驅(qū)動(dòng)軸20和第二驅(qū)動(dòng)軸21的中心20a和21a的連接線29傾斜一個(gè)角度α。裝有第一驅(qū)動(dòng)件25和第二驅(qū)動(dòng)件26的壓電諧振器22通過(guò)一個(gè)預(yù)加載力F被夾持在第一驅(qū)動(dòng)軸20與第二驅(qū)動(dòng)軸21之間。在該振動(dòng)模式下，第一驅(qū)動(dòng)件25和第二驅(qū)動(dòng)件26沿著由雙箭頭27所表示的方向?qū)Φ谝或?qū)動(dòng)軸20和第二驅(qū)動(dòng)軸21作用很小的推動(dòng)力就可以以相同的轉(zhuǎn)動(dòng)方向30驅(qū)動(dòng)該兩軸。
圖4示出了一個(gè)包括第一驅(qū)動(dòng)軸31和第二驅(qū)動(dòng)軸32的驅(qū)動(dòng)裝置。該第一軸31具有中心31a以及該第二軸具有中心32a。一個(gè)矩形的壓電諧振器33設(shè)置在第一驅(qū)動(dòng)軸31與第二驅(qū)動(dòng)軸32之間。壓電諧振器33在其頂面上有一個(gè)第一電極35并且在其下表面上有一個(gè)地線(未示出)。第一電極35具有一個(gè)可以激發(fā)彎曲振動(dòng)的形狀。壓電諧振器可以通過(guò)一個(gè)電控制裝置(未示出)而致動(dòng)，以便在用雙箭頭表示的方向上產(chǎn)生彎曲振動(dòng)。壓電諧振器33在其端面33a上有一個(gè)第一驅(qū)動(dòng)件37以及在其端面33b上有一個(gè)第二驅(qū)動(dòng)件38。壓電諧振器33的對(duì)稱(chēng)的縱向軸線39相對(duì)于在第一驅(qū)動(dòng)軸31的中心31a與第二驅(qū)動(dòng)軸32的中心32a之間的連接線40平行地偏置。
在該振動(dòng)模式下，與第一驅(qū)動(dòng)件37和第二驅(qū)動(dòng)件38在一起的壓電諧振器33沿著用雙箭頭35表示的方向振動(dòng)，其結(jié)果使第一驅(qū)動(dòng)件37對(duì)第一驅(qū)動(dòng)軸31作用很小的推動(dòng)力以及使第二驅(qū)動(dòng)件38對(duì)第二驅(qū)動(dòng)軸32作用很小的推動(dòng)力。這種情況將使第一驅(qū)動(dòng)軸31沿著第一轉(zhuǎn)動(dòng)方向41轉(zhuǎn)動(dòng)并且使第二驅(qū)動(dòng)軸32沿著相反的轉(zhuǎn)動(dòng)方向42轉(zhuǎn)動(dòng)。
一個(gè)預(yù)加載力F沿著由箭頭43所表示的方向推動(dòng)壓電諧振器33靠緊在第一驅(qū)動(dòng)軸31和第二驅(qū)動(dòng)軸32上。
圖5示出了一個(gè)包括配置成三角形構(gòu)型的第一驅(qū)動(dòng)軸45、第二驅(qū)動(dòng)軸46和第三驅(qū)動(dòng)軸47的驅(qū)動(dòng)裝置。第一壓電諧振器48設(shè)置在第一驅(qū)動(dòng)軸45與第三驅(qū)動(dòng)軸47之間，以及第二壓電諧振器49設(shè)置在第二驅(qū)動(dòng)軸46與第三驅(qū)動(dòng)軸47之間。第一壓電諧振器48和第二壓電諧振器49都是一種如同參照?qǐng)D1所說(shuō)明的結(jié)構(gòu)那樣的雙模壓電諧振器。第一驅(qū)動(dòng)軸45安裝在第一浮動(dòng)軸承50中，第二驅(qū)動(dòng)軸46安裝在第二浮動(dòng)軸承51中以及第三驅(qū)動(dòng)軸47安裝在固定軸承52中。第一浮動(dòng)軸承50可以在槽53中移動(dòng)并且在過(guò)一個(gè)彈簧54將它推向第一壓電諧振器48。該槽53在該驅(qū)動(dòng)裝置的一個(gè)殼體(未示出)中形成。第二浮動(dòng)軸承51可以在槽55中移動(dòng)并且通過(guò)一個(gè)彈簧56將它推向第二壓電諧振器49。固定軸承52被牢固地固定在該殼體(未示出)上。第一壓電諧振器48包括一個(gè)與第一驅(qū)動(dòng)軸45相嚙合的第一驅(qū)動(dòng)件48a以及一個(gè)與第三驅(qū)動(dòng)軸47相嚙合的第二驅(qū)動(dòng)件48b。第二壓電諧振器49包括一個(gè)與第二驅(qū)動(dòng)軸46相嚙合的第一驅(qū)動(dòng)件49a以及一個(gè)與第三驅(qū)動(dòng)軸47相嚙合的第二驅(qū)動(dòng)件49b。
因此，第一驅(qū)動(dòng)軸45通過(guò)彈簧54的彈簧力而被彈性地壓緊在第一壓電諧振器48上，其結(jié)果使第一壓電諧振器48被彈性地夾持在第一驅(qū)動(dòng)軸45與第三驅(qū)動(dòng)軸47之間。同樣，第二壓電諧振器49通過(guò)彈簧56被彈性地夾持在第二驅(qū)動(dòng)軸46與第三驅(qū)動(dòng)軸47之間。
第一壓電諧振器48和第二壓電諧振器49可以由一個(gè)控制裝置(未示出)激發(fā)以產(chǎn)生橢圓形振動(dòng)，其結(jié)果使驅(qū)動(dòng)件48a、48b、49a和49b在第一驅(qū)動(dòng)軸45、第二驅(qū)動(dòng)軸46和第三驅(qū)動(dòng)軸47上作用一個(gè)摩擦力。三個(gè)驅(qū)動(dòng)軸45、46和47的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同并且可以通過(guò)參照?qǐng)D1所說(shuō)明的該控制裝置(圖5中未示出)而反向。
三個(gè)驅(qū)動(dòng)軸45、46和47的轉(zhuǎn)速基本上相等。由于第三驅(qū)動(dòng)軸47與第一壓電諧振器48和第二壓電諧振器49都互相接合，因此第三驅(qū)動(dòng)軸47的有效轉(zhuǎn)矩大于第一驅(qū)動(dòng)軸45和第二驅(qū)動(dòng)軸46的有效轉(zhuǎn)矩。
圖6示出了一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置，該裝置包括配置成一個(gè)三角形構(gòu)型的第一驅(qū)動(dòng)軸60、第二驅(qū)動(dòng)軸61和第三驅(qū)動(dòng)軸62。第一驅(qū)動(dòng)軸60安裝在浮動(dòng)軸承63中，第二驅(qū)動(dòng)軸61安裝在浮動(dòng)軸承64中，以及第三驅(qū)動(dòng)軸62安裝在浮動(dòng)軸承65中。第一壓電諧振器66設(shè)置在第一驅(qū)動(dòng)軸60與第二驅(qū)動(dòng)軸61之間。第二壓電諧振器67設(shè)置在第一驅(qū)動(dòng)軸60與第三驅(qū)動(dòng)軸62之間。第三壓電諧振器68設(shè)置在第二驅(qū)動(dòng)軸61與第三驅(qū)動(dòng)軸62之間。第一壓電諧振器66、第二壓電諧振器67和第三壓電諧振器68各自的結(jié)構(gòu)與參照?qǐng)D1所說(shuō)明的那種結(jié)構(gòu)相同。浮動(dòng)軸承63通過(guò)一個(gè)彈簧69而被壓緊在一個(gè)殼體(未示出)上。浮動(dòng)軸承64通過(guò)一個(gè)彈簧70而被壓緊在一個(gè)殼體(未示出)上，以及浮動(dòng)軸承65通過(guò)一個(gè)彈簧71而被壓緊在一個(gè)殼體(未示出)上。因此，第一壓電諧振器66被彈性地夾持在第一驅(qū)動(dòng)軸60與第二驅(qū)動(dòng)軸61之間，第二壓電諧振器67被彈性地夾持在第一驅(qū)動(dòng)軸60與第三驅(qū)動(dòng)軸62之間，以及第三壓電諧振器68被彈性地夾持在第二驅(qū)動(dòng)軸61與第三驅(qū)動(dòng)軸62之間。該三個(gè)壓電諧振器66、67和68可以通過(guò)一個(gè)控制裝置(未示出)來(lái)激發(fā)以產(chǎn)生橢圓形振動(dòng)，從而可使第一驅(qū)動(dòng)軸60、第二驅(qū)動(dòng)軸61和第三驅(qū)動(dòng)軸62都在同樣的轉(zhuǎn)動(dòng)方向受到驅(qū)動(dòng)。簡(jiǎn)單地通過(guò)該電控制裝置就可以實(shí)現(xiàn)方向的變更。由于在圖6中示出的該驅(qū)動(dòng)裝置是完全對(duì)稱(chēng)的構(gòu)型，三個(gè)驅(qū)動(dòng)軸60、61和62的有效轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)數(shù)都是相同的。
圖7示出了一個(gè)具有第一剃須頭73、第二剃須頭74和第三剃須頭75的電動(dòng)剃刀72。該第一剃須頭73、第二剃須頭74和第三剃須頭75都可以通過(guò)一個(gè)示于圖5中的驅(qū)動(dòng)裝置或者一個(gè)示于圖6中的驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
權(quán)利要求
1．一種用于至少兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)件的驅(qū)動(dòng)裝置，該裝置包括至少一個(gè)壓電驅(qū)動(dòng)件，其特征在于，該壓電驅(qū)動(dòng)件包括一個(gè)壓電諧振器和至少兩個(gè)摩擦件，該摩擦件設(shè)置在該壓電諧振器上并且互相對(duì)置地配置，帶有該摩擦件的該壓電諧振器設(shè)置在該兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)件之間并且通過(guò)一個(gè)預(yù)加載力而受到限制，該摩擦件中的每個(gè)摩擦件作用在該其中之一的轉(zhuǎn)動(dòng)件上，以及設(shè)置激發(fā)該壓電諧振器的振動(dòng)模式的電氣裝置。
2．如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，該壓電諧振器是一個(gè)單模諧振器。
3．如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，該壓電諧振器是一個(gè)雙模諧振器。
4．如權(quán)利要求3所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，該壓電驅(qū)動(dòng)件包括一個(gè)具有第一主表面和第二主表面的堅(jiān)固的壓電板，該第一主表面裝有至少四個(gè)電極以及該第二主表面裝有至少一個(gè)電極，在該第一主表面的每個(gè)象限中設(shè)置有一個(gè)電極，以及該摩擦件被制成從該壓電板伸出的驅(qū)動(dòng)件。
5．如權(quán)利要求3所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，該壓電諧振器的外形尺寸應(yīng)以這樣方式選定，使得該壓電諧振器的兩個(gè)諧振頻率是如此相互接近以致當(dāng)激發(fā)一個(gè)諧振頻率時(shí)，另一個(gè)諧振頻率也同樣被激發(fā)。
6．如權(quán)利要求3所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，該預(yù)加載力、該壓電諧振器的外形尺寸以及在該摩擦件與該轉(zhuǎn)動(dòng)件之間的該摩擦系數(shù)的大小應(yīng)以這樣方式確定，使得該兩個(gè)摩擦件能夠完成基本上為橢圓形的轉(zhuǎn)動(dòng)，該橢圓的對(duì)稱(chēng)的縱向軸線相對(duì)于在該兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)件之間的連接線是傾斜的。
7．如權(quán)利要求6所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，該預(yù)加載力，該壓電諧振器的外形尺寸以及在該摩擦件與轉(zhuǎn)動(dòng)件之間的摩擦系數(shù)的大小應(yīng)以這樣方式確定，摩擦件的主運(yùn)動(dòng)方向基本對(duì)應(yīng)于摩擦件和轉(zhuǎn)動(dòng)件的摩擦角。
8．如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，該轉(zhuǎn)動(dòng)件和該摩擦件的材料應(yīng)以這樣一種方式選定，使得該摩擦角的范圍在15°與35°之間。
9．如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，該摩擦件和/或該轉(zhuǎn)動(dòng)件的該表面由氧化鋁構(gòu)成。
10．如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，設(shè)置三個(gè)配置成三角形構(gòu)型的轉(zhuǎn)動(dòng)件以及設(shè)置了三個(gè)壓電驅(qū)動(dòng)件，該驅(qū)動(dòng)件分別配置在該三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)件中的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)件之間并且受到一個(gè)預(yù)加載力的限制。
11．如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，設(shè)置三個(gè)配置成三角形構(gòu)型的轉(zhuǎn)動(dòng)件以及設(shè)置了兩個(gè)壓電驅(qū)動(dòng)件，該驅(qū)動(dòng)件分別配置在該三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)件中的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)件之間并且受到一個(gè)預(yù)加載力的限制。
12．如權(quán)利要求11所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，該三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)件中的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)件安裝在一個(gè)固定軸承中，該其余的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)件則分別安裝在一個(gè)浮動(dòng)軸承中，該兩個(gè)壓電驅(qū)動(dòng)件分別配置在安裝于該固定軸承中的該轉(zhuǎn)動(dòng)件與安裝于該浮動(dòng)軸承中的其中之一的該轉(zhuǎn)動(dòng)件之間，以及該浮動(dòng)軸承對(duì)該對(duì)應(yīng)的壓電驅(qū)動(dòng)件通過(guò)一個(gè)預(yù)加載力進(jìn)行預(yù)加載。
13．如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)件安裝在一個(gè)固定軸承中以及該另一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)件安裝在一個(gè)浮動(dòng)軸承中，該浮動(dòng)軸承對(duì)該壓電驅(qū)動(dòng)件通過(guò)一個(gè)預(yù)加載力進(jìn)行預(yù)加載。
14．如權(quán)利要求4所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，該壓電板的該長(zhǎng)寬比的范圍在1.3與1.4之間。
15．一種包括一個(gè)如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)裝置的電動(dòng)剃刀。
16．一種包括一個(gè)如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)裝置的家用電器。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于至少兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)件的驅(qū)動(dòng)裝置,它包括至少一個(gè)壓電驅(qū)動(dòng)件。本發(fā)明目的在于提供更高效率和使轉(zhuǎn)動(dòng)件位置更靈活的驅(qū)動(dòng)裝置。本發(fā)明的特征在于,該壓電驅(qū)動(dòng)件包括壓電諧振器和至少兩個(gè)摩擦件,摩擦件設(shè)在該壓電諧振器上并且互相對(duì)置,帶該摩擦件的壓電諧振器設(shè)在兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)件之間并且通過(guò)預(yù)加載力而受到限制,該摩擦件分別作用在其中之一的轉(zhuǎn)動(dòng)件上,和設(shè)置激發(fā)壓電諧振器的振動(dòng)模式的電氣裝置。
文檔編號(hào)H02N2/12GK1225296SQ9812543
公開(kāi)日1999年8月11日 申請(qǐng)日期1998年12月18日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月20日
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