[发明专利]压电驱动装置

说明书

本发明涉及一种驱动装置，该驱动装置具有至少一个主要为长方体形的压电元件，和具有用于在一个振动平面(x／y平面)中生成压电元件振动的装置，在此在压电驱动元件的至少一个外壳面上安排了用于在一个冲击方向(x方向)上施加冲击力的推杆。

例如在EP633616A2中公开了一种这样的驱动装置。这种公开的驱动装置具有作为压电元件的带有推杆的矩形板，借助于此推杆可以将在冲击方向上的力例如传送到要驱动的转轴上。压电元件具有四个可以电操纵的电极，借助于这些电极压电元件是可激励成在一个振动平面中振动的。在此振动时推杆大约在椭圆曲线上运动。在公开的电驱动装置上安排了预紧元件，此预紧元件借助于弹簧力挤压压电元件的与推杆相对的外壳面。此外安排了作用到压电元件的侧面外壳面上的四个夹紧元件，夹紧元件中的两个在此是构成为刚性的，而另外两个夹紧元件借助于弹簧力挤压压电元件侧面外壳面中的一个。预紧元件对着要驱动的元件，例如要驱动的转轴挤压压电元件的推杆。弹性的夹紧元件实现在压电元件和发动机机壳之间的预应力，以便防止，在与振动平面垂直方向上比较薄地构成的压电元件，可以围绕与冲击方向垂直的或平行的轴旋转，或可以改变压电元件的位置。弹性的夹紧元件却导致，在所有的夹紧元件和压电元件之间总是出现摩擦力，通过此摩擦力降低振动质量和因此减少发动机的功率。甚至通过借助于预紧元件在冲击方向上施加的预应力显著地阻尼压电元件的振动，因为在压电元件纵向振动的振幅中引入预应力。

在EP633616A2公开的驱动装置的一种实施形式上，在压电板之内存在着用于机械夹紧的三个孔，在这些孔上置放三个夹紧杠杆。附加地还存在着垂直于冲击方向作用到压电元件的侧面外壳面上的两个夹紧弹簧，以及存在着在预紧方向上作用到与推杆相对的外壳面上的一个预紧弹簧。该实施形式也是很费事的，并且具有低的效率。

本发明的任务在于，创造开始时所述类型的一种驱动装置，此驱动装置具有较高的效率。

按本发明该任务是如下解决的，在压电元件的体积之内仅安排了布置在压电元件中心的一个中央悬挂元件，并且安排了用于在冲击方向上施加预紧力的中央悬挂元件。

在压电元件的中心压电元件不仅纵向振动，而且弯曲振动都有一个节点。因此中央悬挂元件既不妨碍纵向振动，也不妨碍弯曲振动。在中央悬挂元件上在冲击方向(Stossrichtung)上施加预紧力也不引起摩擦损耗。借助仅在中心布置中央悬挂元件，使得在此中心之外压电元件的整个体积作为有效共振器体积供支配。因此按本发明的驱动装置有高的效率。

按本发明可能的是，仅借助于中央悬挂元件支承压电元件，而不安排其它的夹紧元件。当可以足够大地选择压电元件，使得对于中央悬挂元件也有足够位置供支配时，这样的设计则尤其是有利的。在压电元件中有利地安排了一个中央的矩形孔，矩形的栓是压入或粘接入此孔的。这样的矩形孔尤其是适合于接纳围绕垂直或平行于冲击方向的，在振动平面中延伸的轴线作用的高转矩的。

按权利要求2的本发明的有利发展，尤其对于在其中压电元件的供支配的体积是有限的那些应用是有利的。在这样的应用上，在压电元件的中心常常没有足够的位置供支配，以便安排如此稳定的悬挂，此悬挂也可以接纳高的转矩，因为因此会过于限制供支配的有效压电体积，和因此借助于驱动装置不能施加足够的功率。因此按权利要求2压电元件是外加地借助于在y方向和／或z方向上作用到压电元件外壳面上的夹紧元件夹紧的。这些夹紧元件尤其防止压电元件可以围绕垂直或平行于冲击方向的，在振动平面内延伸的轴线旋转。在这样的装置上是可能较小的构成中央悬挂元件的，使得中央悬挂元件仅需求少量压电体积。用这样的装置也可以实现具有良好效率的极小驱动器。

在按权利要求3的本发明的有利发展上，压电元件虽然是在与冲击方向(x方向)垂直的方向(y，z)上夹紧的。这种夹紧却有利地是尽可能可滑动地和无需将预紧力施加到压电元件上地构成的。在尽可能可滑动的夹紧情况下在压电元件和夹紧元件之间不出现摩擦力。因此提高压电元件的振动品质和改善驱动装置的效率。

借助于按权利要求4的本发明的有利发展，可以实现驱动装置的较大的定位精度。借助于预紧力在很大程度上消除在夹紧元件之间存在的间隙和提高驱动的精度。可是由于预紧力在压电元件和夹紧元件之间出现稍微降低振动品质的和因此稍微降低效率的摩擦力。

借助于按权利要求5的本发明的有利发展可以降低在夹紧元件和压电元件之间可能出现的摩擦力，因为压电元件在夹紧的地点仅在冲击方向运动。