DE68922453T2

DE68922453T2 - Schwingungswellen-Antriebsanordnung.

Info

Publication number: DE68922453T2
Application number: DE68922453T
Authority: DE
Inventors: Ichiro No Okumura
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1988-09-19
Filing date: 1989-09-18
Publication date: 1995-09-28
Anticipated expiration: 2009-09-19
Also published as: JPH0284079A; EP0360199A3; US5017823A; DE68922453D1; EP0360199A2; EP0360199B1; JP2612050B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Schwingungswellen- Antriebsanordnung, um eine Relativbewegung eines Schwingungselements und eines damit in Berührung stehenden Elements zu bewirken, und zwar mit einer Wanderschwingungswelle, welche mit Hilfe des Schwingungselements erzeugt wurde, und insbesondere auf eine Tragvorrichtung zum Tragen und Fixieren des Schwingungselements relativ zu einem befestigten Element, ohne die Schwingung zu beeinträchtigen.

In Beziehung stehender Stand der Technik

Schwingungswellenmotoren, welche eine Wanderschwingungswel le anwenden, sind bislang in der Praxis angewendet worden, wobei nachstehend eine Zusammenfassung ihrer prinzipiellen Funktionsweise folgt.
Ein ringartiges Schwingungselement aus elastischem Material, deren Gesamtumfangslänge so groß wie ein ganzzahliges Vielfaches einer bestimmten Länge λ ist und das zwei umfangsseitig angeordnete Gruppen von piezoelektrischen Elementen (nachstehend als die A-piezoelektrische Elementgruppe und die B-piezoelektrische Elementgruppe bezeichnet) aufweist, welche an dessen einer Oberfläche befestigt sind, wird als ein Ständer verwendet. Diese piezoelektrischen Elemente sind in einem Abstand von λ/2 angeordnet, so daß sie sich im Aufbau jeweils in den A- und β-Gruppen wechselseitig gegenüberliegen und so angeordnet sind, daß die Ablenkung zwischen den A- und B-Gruppen so groß wie die Multiplikation einer ungeraden Zahl mit λ/4 ist. Elektrodenschichten sind auf die A- und B-Gruppen der piezoelektrischen Elemente aufgetragen. Wenn eine Wechselspannung lediglich auf eine der beiden Gruppen, beispielsweise auf die A-Gruppen, angelegt wird, so wird im Schwingungselementüber deren gesamten Ümfang eine stehende Welle (Wellenlänge λ) an der Außenseite erzeugt; die Oberflächenwelle ist eine Biegeschwingung, bei der der Mittelpunkt jedes piezoelektrischen Elements der A-Gruppe und ein davon über λ/2 beabstandeter Punkt die Positionen des Schwingungsbauches darstellen und der Mittelpunkt zwischen den Positionen des Schwingungsbauches die Position eines Knotenpunktes ist (nachstehend als stehende Welle A bezeichnet). Wenn eine Wechselspannung lediglich auf die B- Gruppe angelegt wird, so wird ebenfalls eine stehende Welle (nachstehend als stehende Welle B bezeichnet) erzeugt; jedoch weichen die Positionen ihres Schwingungsbauches und Knotenpunktes relativ zur stehenden Schwingung A um λ/4 ab. Wenn Wechsel Spannungen der gleichen Frequenz und der gleichen Zeitphasendifferenz von π/4 auf die A- und B-Gruppen gleichzeitig angelegt werden, so wird in dem Schwingungselement eine wandernde Welle (Wellenlänge λ) einer Biegeschwingung erzeugt, welche in Umfangsrichtung wandert, und zwar als Ergebnis der Kombination der stehenden Wellen von den beiden, wobei zu diesem Zeitpunkt jeder Punkt auf der anderen Oberfläche des Schwingungselements einer Dicke eine Art von elliptischer Bewegung bewirkt. Wenn demzufolge ein ringartiges bewegliches Element als Motor mit der anderen Oberfläche des Schwingungselements in Berührung gebracht wird, so wird das bewegliche Element von dem Schwingungselement mit einer umfangsseitigen Reibkraft unterworfen und drehend angetrieben. Die Drehrichtung kann dadurch umgekehrt werden, daß die Phasendifferenz zwischen den auf die piezoelektrischen A- und B-Elementgruppen angelegte Wechselspannungen positiv oder negativ wird. Die vorstehende Beschreibung ist die Zusammenfassung des Prinzips des Schwingungswellenmotors dieser Art.
Bezogen auf das Tragen des Wanderschwingungswellenmotors ist es andererseits schwierig, das Schwingungselement zu befestigen, ohne Schwingungsenergie zu verschwenden, da sich im Schwingungselement kein Punkt befindet, der sich überhaupt nicht verschiebt, d.h. einen Schwingungsknoten, wobei gewöhnlicherweise das Schwingungselement an das befestigte Element mit einem flexiblen Material, wie etwa einem dazwischen angeordneten Filz, befestigt ist.
Zudem ist ein Aufbau vorgeschlagen worden, bei dem, wie in der Druckschrift US-A-4.634.915 gezeigt, ein Hilfs- Schwingungserreger auf dem Schwingungselement vorgesehen ist, um das letztere zu halten.
Jedoch ist bei dem vorstehend beschriebenen Stütz- bzw. Tragaufbau, bei welchem Filz oder dergleichen verwendet wird, eine genaue Positionierung des Schwingungselementes unmöglich und ist es von Nachteil, daß sich die Schwingungsisolierwirkung verschlechtert, und zwar mit der Zeit, etc., und daß es überdies, obwohl das Abstützen gegen die Druckkraft des Rotors möglich ist, nahezu unmöglich ist, die Reaktionskraft der Antriebskraft abzustützen, wodurch ein weiteres Element für die Reaktionskraft der Antriebskraft erforderlich gewesen ist, wie in der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 62-213 585 gezeigt.
Zudem kann bei dem Tragaufbau, der einen Hilfs- Schwingungserreger gemäß der US-A-4.634.915 verwendet, der fixierte Abschnitt kein vollständig fixiertes Ende sein, wodurch eine Schwingung auf das fixierte Element übertragen wird oder die Schwingung des Schwingungselements beeinträchtigt wird, wobei der Hilfs-Schwingungserreger zusätzlich eine vorbestimmte Länge in zur Wanderrichtung der wandernden Welle des Schwingungselements senkrechter Richtung benötigt. Dies führte zu dem Nachteil, daß ein großer Raum eingenommen ist und das Volumen des gesamten Motors groß wird.

ZUSAMMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Tragvorrichtung für eine Schwingungswellenantriebsanordnung zu schaffen, welche ein Schwingungselement tragen kann, ohne die Schwingung des Schwingungselements zu beeinträchtigen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Tragvorrichtung für eine Schwingungswellenantriebsanordnung zu schaffen, welche ein Schwingungselement relativ zu einem feststehenden Teil tragen kann, und zwar mittels einem einfachen Aufbau und ohne voluminös zu werden.
Die Aufgabe wird mittels einer Schwingungswellenantriebsanordnung gemäß Anspruch 1 gelöst.

KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Perspektivansicht des Ausführungsbeispiels 1 einer Tragvorrichtung für einen Schwingungswellenmotor gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2A eine Perspektivansicht eines Schwingungszustandes;
Fig. 2B eine Ansicht eines Schwingungselements der Tragvorrichtung von Ausführungsbeispiel 1;
Fig. 3 das Schwingungselement des Ausführungsbeispiels 2 der Tragvorrichtung;
Fig. 4 eine Explosionsperspektivansicht eines Beispiels einer speziellen Konstruktion der Tragvorrichtung;
Fig. 5 bis 7 Perspektivansichten von weiteren Ausführungsbeispielen einer Kopplungswelle (einer Drehwelle);
Fig. 8 eine Raumansicht des Ausführungsbeispiels 3;
Fig. 9A bis 9C Raumansichten des wesentlichen Abschnittes einer Tragvorrichtung für einen Schwingungswellenmotor gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei welchem die verformten Zustände des Stangenabschnittes der Tragvorrichtung gezeigt sind;
Fig. 10A bis 10C Raumansichten des wesentlichen Abschnitts einer Tragvorrichtung für einen Schwingungswellenmotor gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 11 eine Raumansicht der wesentlichen Abschnitte eines Schwingungswellenmotors, auf welchem die in den Fig. 9 oder 10 gezeigte Tragvorrichtung angewendet ist;
Fig. 12 bis 16 Raumansichten der wesentlichen Abschnitte weiterer Ausführungsbeispiele der Tragvorrichtung.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Die vorliegende Erfindung wird nachstehend ausführlich hinsichtlich einiger in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispielen beschrieben.

Ausführungsbeispiel 1

Fig. 1 zeigt eine Perspektivansicht des Ausführungsbeispiels 1 einer Tragevorrichtung für eine Schwingungswellenantriebsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung
Dieses Ausführungsbeispiel ist eine Tragvorrichtung für einen ringartigen Schwingungswellenmotor.
Der Aufbau des Schwingungswellenmotors, außer der Tragvorrichtung, ist der gleiche wie der Aufbau in der vorstehend erwähnten Veröffentlichung und braucht daher nicht beschrieben werden.
Mit 1 ist ein ringartiges Schwingungselement bezeichnet, welches mittels einer wandernden Schwingung eine Wellenlänge λ in Schwingung versetzt wird. Ein nicht gezeigtes bewegliches Element, welches aus einem Rotor hergestellt ist, Papier, einen Film oder dergleichen hergestellt ist, wird mit der Oberfläche des Schwingungselements 1 in Kontakt gebracht.
Mit 20 ist eine Tragvorrichtung zum Tragen und Fixieren des Schwingungselements 1 an einem feststehenden Element 5 bezeichnet, wobei bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel drei Sätze derartiger Tragvorrichtungen an dem Außenumfangsabschnitt des Schwingungselements 1 entlang dessen Umfangsrichtung vorgesehen sind.
Jeder der Tragvorrichtungen 20 hat einen stabartigen Stangenabschnitt 2 einer Länge von λ/2, ein Paar von Kopplungswellen 3 und 3', welche mit dem Außenumfangsabschnitt des Schwingungselements 1 gekoppelt sind, und eine Drehwelle 4, welche an dem feststehenden Element 5 drehbar angebracht ist, wobei die Kopplungswellen 3 und 3' und die Drehwelle 4 auf der gleichen Achse an gegenüberliegenden Enden und an der Mitte der Länge des Stababschnittes 2 vorgesehen sind. Im Falle eines beweglichen Elements der Linear-Bauart sind die Achsen der Kopplungswellen 3 und 3' und die Drehwelle 4 zueinander parallel und zur Achse des Stangenabschnitts 2 orthogonal.
Das heißt, daß wenn gemäß den Fig. 2A und 2B das Schwingungselement 1 mit einer Wellenlänge λ schwingt, die Kopplungswellen 3 und 3', welche an zwei Punkten gekoppelt sind, welche voneinander über den Abstand λ/2 in Schwingungsrichtung des Schwingungselements 1 beabstandet sind, senkrecht schwingen und der Stangenabschnitt 2 mit einer Amplitude θ drehend schwingt; jedoch verschiebt sich der Mittelpunkt der Kopplungswellen 3 und 3' überhaupt nicht. Dadurch, daß die Drehwelle 4 bei der Position dieses Mittelpunktes vorgesehen ist und daß die Drehwelle 4 drehbar an das feststehende Element 5 angebracht ist, ist die Drehung des Stangenabschnittes 2 gestattet und sind die Bewegungen des Schwingungselements 1 in Umfangsrichtung, in Vertikalrichtung und in Horizontalrichtung gesteuert, ohne die Schwingung des Schwingungselements 1 zu beeinträchtigen. In diesem Falle ist die Schwingungsanzahl der drehenden Schwingungskraft, welcher der Stangenabschnitt 2 unterliegt, die Antriebsfrequenz des Schwingungswellenmotors; wenn jedoch die Biegeschwingungsfrequenz der Biegeschwingung dieses Stangenabschnitts 2 der niedrigsten Ordnung größer als die Antriebsfrequenz wird, nähert sich die drehende Schwingung des Stangenabschnittes 2 einer steifen Körperbewegung an. Demgemäß verursacht der Stangenabschnitt 2 Biegeschwingung und wird die dadurch verursachte Spannung auf die Drehwelle 4 übertragen.

Ausführungsbeispiel 2

Fig. 3 zeigt Ausführungsbeispiel 2. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel 2 beträgt der Abstand zwischen den Kopplungswellen 3 und 3' 3λ/2, wobei der Drehwinkel e des Stangenabschnittes 2 klein ist, und zwar verglichen mit dem Abstand von λ/2 ist.
Demgemäß kann die auf die Kopplungswellen 3 und 3' und auf die Drehwelle 4 ausgeübte Beanspruchung gering gehalten werden, wobei die auf das feststehende Element 5 übertragene Schwingungsenergie verkleinert werden kann und die Schwingungsstörung des Schwingungselements 1 ebenfalls verkleinert werden kann. Je größer n (eine ganze Zahl) des Abstandes (λ/2 + nλ) zwischen den Kopplungswellen 3 und 3' ist, desto besser ist das Ergebnis; wenn jedoch der Abstand zu groß gemacht wird, wird der Nachteil deutlicher, daß die neutrale Frequenz des Stangenabschnitts 2 niedriger wird, wobei in der Praxis 0 ≤ n ≤ 3 geeignet ist.
Zudem ist die Biege-Neutral-Oberfläche des Schwingungselements 1 an einer Position, an welcher die Verlagerung im Schwingungselement am geringsten ist, so daß diese höchst geeignet ist, um die Kopplungswellen 3 und 3' gemäß den Fig. 2 und 3 an der Neutral-Oberfläche vorzusehen.
Fig. 4 zeigt eine Explosionsperspektivansicht eines Beispiels der Tragvorrichtung 20. Der Stangenabschnitt 2 ist mit einer ebenen Form ausgebildet, wobei Wellenlöcher 7 und 7', in welche ein Endabschnitt der Kopplungswellen 3 und 3' eingepaßt ist, in den gegenüberliegenden Endabschnitten des Stangenabschnitts 2 mit einem Abstand λ/2 dazwischen ausgebildet sind, wobei ein Wellenloch 8, in welchem ein Endabschnitt der Drehwelle 4 eingepaßt ist, in dem Stangenabschnitt 4 bei einer Zwischenposition zwischen den Wellenlöchern 7 und 7' ausgebildet ist.
Andererseits ist das Schwingungselement 1 mit Wellenlöchern 6 und 6' ausgebildet, in welche die anderen Endabschnitte der Kopplungswellen 3 und 3' eingepaßt sind, wobei das feststehende Element 5 mit einem Wellenloch 9 ausgebildet ist, in welchem der andere Endabschnitt der Drehwelle 4 eingepaßt ist. Wenn das Anbringen der Kopplungswellen 3 und 3' an den Wellenlöchern 6 und 6' oder das Anbringen der Kopplungswellen an den Wellenlöchern 7 und 7' des Stangenabschnittes 2 lose durchgeführt ist, so daß eine freie Drehung der Kopplungswellen gestattet ist, so wird keine Torsionskraft auf die Drehwelle 4 ausgeübt, wodurch die Schwingungsübertragung vermindert ist. Dies sichert zudem die Anbringung der Drehwelle 4 in das Wellenloch 8 oder das Wellenloch 9.
Wenn ferner die Kopplungswellen 3 und 3' und die Drehwelle 4 in einer Form hergestellt werden, welche gemäß Fig. 5, 6 oder 7 radiale Querschnitte aufweist, wird eine besser Absorbtion der Torsionsbeanspruchung geschaffen.
Das heißt, daß derartige Formen eine hohe Steifigkeit gegen Biegen aufweisen und daher das Schwingungselement gegen die Druckkraft und die Antriebsreaktionskraft des Rotors zuverlässig tragen können, wobei diese in der Torsionssteifigkeit niedrig sind und daher jegliche Torsion absorbieren können. Da diese Absorbtion keine Schlupfabsorbtion ist, ist der Verlust an Schwingungsenergie gering und wird die Effizienz des Motors nicht beeinträchtigt.
Die Form der Kopplungswellen kann zudem eine Kombination aus der in Fig. 4 gezeigten zapfenform und der in Fig. 5 gezeigten Radialform sein.
Des weiteren ist im Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 das ringartige Vibrationselement 1 von dessen Außenseite aus gehalten; jedoch kann es alternativ auch von dessen Innenseite aus gehalten werden.

Ausführungsbeispiel 3

Fig. 8 zeigt Ausführungsbeispiel 3.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein stangenartiges Element verwendet, wobei Kopplungswellen 3 und 3' an den gegenüberliegenden Enden eines Stababschnittes 2 gebogen und ausgebildet sind, welcher sich durch ein Wellenloch 5' erstreckt, welches in einem feststehenden Element 5 derart ausgebildet ist, daß der Stangenabschnitt 2 an seinem Mittelabschnitt befestigt ist, wobei dieses Ausführungsbeispiel die Anzahl von Teilen verringert und einen leicht herzustellenden Aufbau schafft.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist das Schwingungselement feststehend und wird das bewegliche Element in Übereinstimmung mit der Wanderschwingungswelle bewegt; jedoch kann alternativ beispielsweise ein Schwingungselement (nicht gezeigt) mit einen ebenen Tragelement (nicht gezeigt) in Druckkontakt gebracht werden, wobei das Schwingungselement selbst derart entworfen sein kann, daß es mittels einer auf dem Schwingungselement erzeugten Wanderschwingungswelle bewegt wird.
Fig. 9 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Die Fig. 9A, 9B und 9C sind teilweise vergrößerte Ansichten eines weiteren Ausführungsbeispiels der Tragvorrichtung 20 und zeigen die verformten Zustände der Tragvorrichtung 20 bei jeder 1/4-Periode der Schwingung des Schwingungselements 1. Der Stangenabschnitt 2 ist mit den Kopplungswellen 3 und 3' an deren Endabschnitten gekoppelt, wobei der Abstand zwischen Kopplungswellen 3 und 3' auf (n + 1/2) mal der Wellenlänge λ der Biegeschwingung des Schwingungselements 1 festgelegt ist.
Zu diesem Zeitpunkt ist die natürliche Frequenz der Sekundärbiegebetriebsweise des Stangenabschnittes 2 der Frequenz der Antriebsschwingungen des Schwingungselements 1 angenähert (in diesem Falle gleicht diese Frequenz von Schwingungen der Antriebsfrequenz, welche auf piezoelektrische Elemente ausgeübt wird). Daher bewirkt der Stangenabschnitt 2 eine Biegeschwingung der Sekundärbetriebsweise, in welcher gemäß Fig. 9 zwei Schleifen vorhanden sind.
In diesem Fall befindet sich der Kopplungspunkt 4A zwischen der Drehwelle 4 (nicht gezeigt), welche gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen drehbar an dem feststehenden Element 5 befestigt ist, wobei der Stangenabschnitt 2 gemäß den Fig. 9A bis 9C unbeweglich ist. Daher tritt der nachteilhafte Effekt des feststehenden Elements 5 bei der Schwingung des Schwingungselements 1 nicht auf.
Gemäß einer derartigen Konstruktion ist somit eine Tragvorrichtung geschaffen, in welcher der Schwingungsverlust des Schwingungselements gering ist.
Die strichpunktierte Linie 1A zeigt die Neutralebene bei der Biegeschwingung des Schwingungselements 1, an welche die Kopplungswellen 3 und 3' befestigt sind, wobei die Biegewanderwelle von rechts nach links wandert.
Die Fig. 10A bis 10C zeigen ein BeisPiel der Tragvorrichtung, bei welcher der Stangenabschnitt 2 unter Biegung schwingt, und zwar in der Schwingung der vierten Betriebsweise mit vier Schleifen, wobei die anderen Elemente die gleichen wie die aus Fig. 9 sind.
Fig. 11 zeig eine Perspektivansicht eines Beispiels, bei welchem die in Fig. 9 oder 10 gezeigte Tragvorrichtung 20 auf einen ringartigen Schwingungswellenmotor angewandt wird.
Fig. 12 zeigt eine Perspektivansicht der wesentlichen Abschnitte einer Tragvorrichtung 20 für einen Schwingungswellenmotor gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein schwingungsdämpfendes Material 6 an dem feststehenden Element 5 derart angebracht, daß im Falle einer Schwingung der regulären Antriebsbetriebsweise des Schwingungselements 1, die auf der Anordnung von piezoelektischen Elementen (nicht gezeigt) basiert, beispielsweise der siebten Betriebsweise, in welcher die Anzahl von Schwingungswellen sieben ist, die Schwingung nicht gedämpft wird und im Falle der Schwingung einer anderen Betriebsweise, d.h. einer Betriebsweise, die für den Motor unerwünscht ist, bei welcher die Schwingungen durch Reibung zwischen dem Schwingungselement 1 und dem damit in Berührung stehenden Rotor erzeugt wird (beispielsweise die Schwingung der vierten Betriebsweise, bei welcher die Anzahl von Schwingungswellen 3 ist), die Schwingung geschwächt wird.
Wenn das Schwingungselement 1 lediglich in der vorstehend erwähnten regulären Antriebs-Betriebsweise schwingt, schwingt das feststehende Element 5 kaum, so wie es bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel beschrieben ist; daher wird die Schwingung des Schwingungselements l kaum durch das schwingungsdämpfende Material 6 gedämpft. Das schwingungdämpfende Material 6 kann ein viskoelastisches Material, wie z.B. Butylkautschuk, Neoprenkautschuk, Kunststoffe oder ein Band mit beidseitiger Oberfläche sein.
Wenn jedoch die vorstehend beschriebene unerwünschte andere Betriebsweise außer der regulären Antriebsbetriebsweise bei dem Schwingungselement 1 aus dem ein oder anderen Grund auftritt, so ist die Drehwelle 4 nicht ortsfest, sondern schwingt diese, da der Abstand zwischen den Kopplungswellen 3 und 3' nicht λ/2 der vorstehenden anderen Schwingungsbetriebsweise ist. Dabei schwingt das feststehende Element 5, wodurch eine Schwingungsverzerrung in Dicken- Richtung im dämpfenden Material 6 erzeugt wird, wobei nicht notwendige Schwingungen der Drehwelle 4 gedämpft werden.
Das heißt gemäß diesem Ausführungsbeispiel, daß die Schwingung der regulären Antriebs-Betriebsweise nicht gedämpft ist, sondern daß die anderen nicht notwendigen Schwingungen gedämpft sind, wodurch der Motor keinen Lärm erzeugt. Mit 7 ist ein Tragbett zum Tragen der Tragvorrichtung 20 bezeichnet, wobei dieses Tragbett 7 mit dem Gehäuse oder dergleichen des Motors gekoppelt ist.
Die Fig. 13 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem der Stababschnitt 2 und das feststehende Element 5 einstückig miteinander ausgebildet sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird im dämpfenden Material 6 Scher-Verzerrung in Richtung der Oberfläche erzeugt, woraus resultiert, daß unnötige Schwingungen gedämpft werden. In diesem Fall sind die Drehwelle 4 und das feststehende Element 5 zusammen drehbar gekoppelt (zur Vereinfachung ist in Fig. 13 dieser gekoppelte Abschnitt nicht gezeigt); jedoch können alternativ der Drehzapfen 4 und das feststehende Element 5 miteinander befestigt werden, wobei die Steifigkeit der Drehwelle 4 verringerbar ist, und zwar auf ein derartiges Ausmaß, daß sich der Stababschnitt 2 drehbar bewegen kann.
Fig. 14 zeigt eine Perspektivansicht der wesentlichen Abschnitte eines weiteren Ausführungsbeispiels der Tragvorrichtung 20, bei welchen der Stangenabschnitt 2 und das feststehende Element 5 einstückig miteinander ausgebildet sind, während das feststehende Element 5 zwischen zwei Bögen von dämpfenden Materialien 6a und 6b angeordnet ist, um dadurch den Dämpfungseffekt weiter zu verbessern.
Die Fig. 15 zeigt eine Perspektivansicht der wesentlichen Abschnitte eines weiteren Ausführungsbeispiels der Tragvorrichtung, bei welchem die beiden Seiten des dämpf enden Materials 6a und 6b durch harte Elemente 7 und 8 aus Metall oder dergleichen nieder gehalten werden, wodurch eine weitere Verbesserung des Dämpfungseffekts bewirkt wird.
Fig. 16 zeigt eine Raumansicht der wesentlichen Abschnitte eines Beispiels, bei welchem die Tragvorrichtung 20 der Fig. 13 auf einen ringartigen Vibrationswellenmotor angewendet wird.
Nach vorstehender Beschreibung kann erfindungsgemäß das Schwingungselement zuverlässig gestützt werden, ohne deren Schwingungsenergie zu verschwenden, wobei die Effizienz des Schwingungswellenmotors gesteigert werden kann.
Wenn bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen die Wellenlänge der in den Schwingungselement erzeugten Schwingungswelle λ ist, werden Tragelemente 2 und 3 für das Schwingungselement mit einem Abstand entsprechend λ/2 + nλ (n ist eine ganze Zahl einschließlich Null) geschaffen, wobei in dem Mittelabschnitt der Tragelement die Tragelemente bei vorbestimmten Positionen befestigt sind; natürlich kann die Kopplungsposition für die Tragelemente und das Schwingungselement und die Positionen auf dem Tragelement zum Befestigen der Tragelemente von den vorbestimmten Positionen innerhalb eines zulässigen Bereichs abweichen.
Bei einem in dieser Beschreibung gezeigten Schwingungswellenmotor ist zumindest ein Gabelelement mit einem Schwingungselement entlang der Wanderrichtung einer Wanderschwingungswelle auf derartige Weise gekoppelt, daß es zwischen zwei Punkten gabelt, welche entsprechend (λ/2 + nλ) (n ist eine ganze Zahl einschließlich Null) einen Abstand aufweisen, wobei das Gabelelement mit einem feststehenden Element drehbar gekoppelt ist, und zwar an dem Mittelabschnitt zwischen den beiden Kopplungspunkten des Gabelelements.

Claims

1. Schwingungswellenantriebsanordnung, mit:

a) einem Schwingungselement (1), welches eine Wanderschwingungswelle einer Wellenlänge λ erzeugt;

b) einem Kontaktelement, welches mit dem Schwingungselement derart in Berührung steht, daß das Kontaktelement und das Schwingungselement (l) mittels der Schwingungswelle relativ zueinander bewegt werden; und

c) einem Tragelement (20), welches mit dem Schwingungselement (1) entlang der Wanderrichtung der Wanderschwingungswelle gekoppelt ist;

dadurch gekennzeichnet, daß

d) das Tragelement (20) erste und zweite Kopplungselemente (3, 3') aufweist, welche mit dem Schwingungselement (1) gekoppelt sind und welche einen Abstand aufweisen, und zwar im wesentlichen entsprechend (λ2 + nλ), wobei n eine ganze Zahl einschließlich Null ist, und ein Tragelement (2, 4, 5; 2, 5', 5) aufweist, welches, die Kopplungselemente (3, 3') bei einer vorbestimmten Position trägt, und zwar so, daß die Kopplungselemente (3, 3') Gegenbewegungen um eine Drehachse durchführen können, welche senkrecht zur Wanderrichtung und parallel zur Oberfläche des Schwingungselements (1) ist und an dem Mittelpunkt zwischen den Kopplungselementen (3, 3') angeordnet ist.

2. Schwingungswellenantriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragelement (2, 4, 5; 2, 5', 5) ein Element (2), welches mit den Kopplungselementen (3, 3') verbunden ist, eine Drehwelle (4), welche mit der im wesentlichen mittigen Stellung des verbindenden Elements (2) gekoppelt ist und welche senkrecht zur Wanderrichtung (oder Wellenübertragung) und parallel zur Oberfläche des Schwingungselements (1) gerichtet ist, und ein feststehendes Element (5) aufweist, um die Drehwelle (4) drehbar zu fixieren.

3. Schwingungswellenantriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragelement (2, 4, 5; 2, 5', 5) ein elastisches verbindendes Element (2), welches die Kopplungselemente (3, 3') verbindet, eine Drehwelle (4), welche mit der im wesentlichen mittigen Stellung des elastischen Elements (2) gekoppelt ist und senkrecht zur Wanderrichtung (oder Wellenübertragung) und zur Schwingungsrichtung der Schwingungswelle gerichtet ist, und ein feststehendes Element (5) aufweist, um die Drehwelle (4) drehbar zu fixieren.

4. Schwingungswellenantriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegeschwingungsfrequenz der niedrigsten Ordnung des Tragelements (20) größer als die Frequenz der Schwingungswelle des Schwingungselements (1) ist.

5. Schwingungswellenantriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragelemente (20) mit der Neutral- Oberfläche des Schwingungselements (1) gekoppelt sind.

6. Schwingungswellenantriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Kopplungselemente (3, 3') mit dem Schwingungselement (1) gekoppelt sind, und zwar mit einem Abstand, der im wesentlichen 3λ/2 entspricht.

7. Schwingungswellenantriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Kopplungselemente (3, 3') mit dem Schwingungselement (1) gekoppelt sind, und zwar mit einem Abstand, der gleich oder weniger als (λ/2 + 3λ) ist.

8. Schwingungswellenantriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der ersten und zweiten Kopplungselemente (3, 3') radial ist.

9. Schwingungswellenantriebsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das verbindende Element (2) Schwingungen erzeugt, welche n (n ist eine gerade Zahl) Schwingungen aufweisen, sofern das Schwingungselement (1) die Schwingungswelle erzeugt.

10. Schwingungswellenantriebsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Schleifen der Schwingung, die in dem verbindenden Element (2) erzeugt wird, zwei beträgt.

11. Schwingungswellenantriebsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Schleifen der Schwingung, welche in dem verbindenden Element (2) erzeugt wird, vier beträgt.

12. Schwingungswellenantriebsanordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (6), welche auf eine Schwingung anspricht, welche in den Tragelementen (20) erzeugt wird, um die in der Drehwelle (4) erzeugte Schwingung zu dämpfen.