JP2002268748A

JP2002268748A - 形状記憶合金アクチュエータ

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Publication number: JP2002268748A
Application number: JP2001070032A
Authority: JP
Inventors: Masaru Honma; 大本間
Original assignee: Toki Corp
Current assignee: Toki Corp
Priority date: 2001-03-13
Filing date: 2001-03-13
Publication date: 2002-09-20
Anticipated expiration: 2021-03-13
Also published as: JP4067282B2; WO2002073033A1

Abstract

(57)【要約】【課題】外部から力が操作端に作用しても、その外力
が操作端を通じて形状記憶合金に直接作用することがな
く、動作速度の速い形状記憶合金アクチュエータを提供
する。【解決手段】形状回復力を発生したとき、中間部材３
をそれぞれ第一、第二の中間部材安定位置に向かって動
かすように、中間部材３に第一、第二の形状記憶合金１
４ａ，１４ｂを連係する。操作端部材７の所定箇所と中
間部材３の所定箇所とを互いに近づくようにまたは遠ざ
けるように付勢する反転用付勢手段１２を設け、この反
転付勢手段１２が、中間部材３が中立位置より第一の中
間部材安定位置側にあるか第二の中間部材安定位置側に
あるかにより、操作端部材７を第一の操作端部材安定位
置側または第二の操作端部材安定位置側のいずれか逆方
向に付勢するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、形状記憶合金を駆
動源とする形状記憶合金アクチュエータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の形状記憶合金アクチュエータは、
一般に、外部から力が操作端に作用したとき、その外力
が操作端を通じて形状記憶合金に直接作用する構成とな
っていた。

【０００３】また、従来の形状記憶合金アクチュエータ
は、多くの場合、操作端を一つの方向に移動させる際
は、操作端を形状記憶合金の形状回復力により駆動する
一方、操作端を反対方向に移動させる際は、バイアスば
ねの復元力により操作端を駆動するようになっていた
が、操作端の前記一つの方向の移動に関してのみ見る
と、形状記憶合金の形状回復力だけで操作端を駆動して
いた。

【０００４】また、従来は、操作端が２つの安定位置を
持つ双安定型の形状記憶合金アクチュエータは存在しな
かった。また、操作端が１つの安定位置を持ち、かつ操
作端の位置が瞬間的に反転する単安定型の形状記憶合金
アクチュエータも存在しなかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】大きな予変形を与えら
れた形状記憶合金の加熱時の形状回復力は非常に大き
く、それ自身の材料強度を上回る。例えば１％以上の変
形を与え、ひずみを拘束した状態の形状記憶合金の形状
回復力は、疲労強度や弾性限界を上回ることもある。し
かるに、従来の形状記憶合金アクチュエータでは、一般
に、前述のように外部から力が操作端に作用したとき、
その外力が操作端を通じて形状記憶合金に直接作用する
構成となっていたので、操作端が作動中に拘束された
り、不意に予定外の強い外力が操作端に作用されたりす
ると、過剰な応力が形状記憶合金に加わり、性能が低下
したり、破壊されてしまう大きな原因となっていた。

【０００６】また、操作端を互いに反対方向に駆動する
２つの形状記憶合金を備えた差動型といわれる形状記憶
合金アクチュエータでは、冷却を十分に行わないと２つ
の形状記憶合金が互いの強い形状回復力で引き合う状態
になり、形状記憶合金に致命的なダメージを与えること
があった。

【０００７】また、従来の形状記憶合金アクチュエータ
では、前述のように少なくとも操作端の一方向の運動
は、形状記憶合金の形状回復力のみで行われるようにな
っていたので、動作速度が遅いとともに、高価な形状記
憶合金を比較的大量に要し、コストが高くなり、かつ使
用エネルギー量も多くなるという問題もあった。

【０００８】本発明は、このような従来の事情に鑑みて
なされたもので、本発明の１つの目的は、外部から力が
操作端に作用しても、その外力が操作端を通じて形状記
憶合金に直接作用することのない形状記憶合金アクチュ
エータを提供することを目的とする。

【０００９】本発明の他の目的は、動作速度の速い形状
記憶合金アクチュエータを提供することを目的とする。

【００１０】本発明の他の目的は、操作端が２つの安定
位置を持つ双安定型の形状記憶合金アクチュエータを提
供することを目的とする。

【００１１】本発明の他の目的は、操作端が１つの安定
位置を持ち、かつ操作端の位置が瞬間的に反転する単安
定型の形状記憶合金アクチュエータを提供することを目
的とする。

【００１２】本発明の他の目的は、差動型形状記憶合金
アクチュエータにおいて、両方の形状記憶合金が同時に
形状回復力を発生している状態になっても、形状記憶合
金が劣化したり、破壊されることのない形状記憶合金ア
クチュエータを提供することを目的とする。

【００１３】本発明の他の目的は、以下の説明から明ら
かになろう。

【００１４】

【課題を解決するための手段】第一の本発明による形状
記憶合金アクチュエータは、操作端が２つの安定位置を
有する双安定型形状記憶合金アクチュエータであって、
第一の操作端部材安定位置と第二の操作端部材安定位置
との間を移動可能な操作端部材と、第一の中間部材安定
位置と第二の中間部材安定位置との間を移動可能な中間
部材と、形状回復力を発生したとき、前記中間部材を前
記第一の中間部材安定位置に向かって動かすように前記
中間部材に連係された第一の形状記憶合金と、形状回復
力を発生したとき、前記中間部材を前記第二の中間部材
安定位置に向かって動かすように前記中間部材に連係さ
れた第二の形状記憶合金と、前記操作端部材の所定箇所
と前記中間部材の所定箇所とを互いに近づくようにまた
は遠ざけるように付勢する反転用付勢手段とを有してな
り、前記操作端部材が前記第一の操作端部材安定位置に
あるときは、前記中間部材が所定の中立位置より前記第
一の中間部材安定位置側にある間は、前記操作端部材は
前記反転用付勢手段により前記第一の操作端部材安定位
置に向かって付勢されているが、前記中間部材が前記中
立位置を越えて前記第二の中間部材安定位置側に移動す
ると、前記操作端部材は前記反転用付勢手段により逆に
前記第二の操作端部材安定位置に向かって付勢されるよ
うになる一方、前記操作端部材が前記第二の操作端部材
安定位置にあるときは、前記中間部材が所定の中立位置
より前記第二の中間部材安定位置側にある間は、前記操
作端部材は前記反転用付勢手段により前記第二の操作端
部材安定位置に向かって付勢されているが、前記中間部
材が前記中立位置を越えて前記第一の中間部材安定位置
側に移動すると、前記操作端部材は前記反転用付勢手段
により逆に前記第一の操作端部材安定位置に向かって付
勢されるようになるように構成されているものである。

【００１５】この第一の本発明の双安定型形状記憶合金
アクチュエータにおいては、操作端部材が第二の操作端
部材安定位置、中間部材が第二の中間部材安定位置にあ
るとき、第一の形状記憶合金が所定温度範囲まで加熱さ
れると、第一の形状記憶合金の形状回復力によって中間
部材が第二の中間部材安定位置から第一の中間部材安定
位置に向かって移動される。しかし、中間部材が中立位
置に達するまでは、反転付勢手段が操作端部材を第二の
操作端部材安定位置に向かって付勢しているので、操作
端部材は第二の操作端部材安定位置に停止したままにな
っている。

【００１６】ところが、中間部材が前記中立位置を越え
て第一の中間部材安定位置側に移動されると、反転付勢
手段が操作端部材を逆方向に付勢するようになるので、
操作端部材が急に第一の操作端部材安定位置に向かって
動き出し、第一の操作端部材安定位置に達すると、その
位置に停止する。その一方、中間部材は、反転付勢手段
の付勢力により第一の中間部材安定位置に停止する。

【００１７】また、操作端部材が第一の操作端部材安定
位置、中間部材が第一の中間部材安定位置にあるとき、
第二の形状記憶合金が所定温度範囲まで加熱されると、
第二の形状記憶合金の形状回復力によって中間部材が第
一の中間部材安定位置から第二の中間部材安定位置に向
かって移動される。しかし、中間部材が中立位置に達す
るまでは、反転付勢手段が操作端部材を第一の操作端部
材安定位置に向かって付勢しているので、操作端部材は
第一の操作端部材安定位置に停止したままになってい
る。

【００１８】ところが、中間部材が前記中立位置を越え
て第二の中間部材安定位置側に移動されると、反転付勢
手段が操作端部材を逆方向に付勢するようになるので、
操作端部材が急に第二の操作端部材安定位置に向かって
動き出し、第二の操作端部材安定位置に達すると、その
位置に停止する。その一方、中間部材は、反転付勢手段
の付勢力により第二の安定位置に停止する。

【００１９】この第一の本発明の双安定型形状記憶合金
アクチュエータにおいては、操作端部材に第一および第
二の２つの安定位置を持たせ、第一または第二の形状記
憶合金に加熱することにより、その安定位置を反転でき
る。

【００２０】第二の本発明による形状記憶合金アクチュ
エータは、操作端が１つの安定位置を有する単安定型形
状記憶合金アクチュエータであって、操作端部材安定位
置と操作端部材一時反転位置との間を移動可能な操作端
部材と、中間部材安定位置と中間部材一時反転位置との
間を移動可能な中間部材と、形状回復力を発生したと
き、前記中間部材を前記一時反転位置に向かって動かす
ように前記中間部材に連係された形状記憶合金と、前記
中間部材を前記中間部材安定位置に向かって付勢する中
間部材復帰付勢手段と、前記操作端部材の所定箇所と前
記中間部材の所定箇所とを互いに近づくようにまたは遠
ざけるように付勢する反転用付勢手段とを有してなり、
前記操作端部材が前記操作端部材安定位置にあるとき、
前記中間部材が所定の中立位置より前記中間部材安定位
置側にある間は、前記操作端部材は前記反転用付勢手段
により前記操作端部材安定位置に向かって付勢されてい
るが、前記中間部材が前記中立位置を越えて前記中間部
材一時反転位置側に移動すると、前記操作端部材は前記
反転用付勢手段により逆に前記操作端部材一時反転位置
に向かって付勢されるようになる一方、前記操作端部材
が前記操作端部材一時反転位置にあるとき、前記中間部
材が所定の中立位置より前記中間部材一時反転位置側に
ある間は、前記操作端部材は前記反転用付勢手段により
前記操作端部材一時反転位置に向かって付勢されている
が、前記中間部材が前記中立位置を越えて前記中間部材
安定位置側に移動すると、前記操作端部材は前記反転用
付勢手段により逆に前記操作端部材安定位置に向かって
付勢されるようになるように構成されているものであ
る。

【００２１】この第二の本発明の単安定型形状記憶合金
アクチュエータにおいては、操作端部材が操作端部材安
定位置、中間部材が中間部材安定位置にあるとき、形状
記憶合金が所定温度範囲まで加熱されると、形状記憶合
金の形状回復力によって中間部材が中間部材安定位置か
ら中間部材一時反転位置に向かって移動される。しか
し、中間部材が中立位置に達するまでは、反転付勢手段
が操作端部材を操作端部材安定位置に向かって付勢して
いるので、操作端部材は操作端部材安定位置に停止した
ままになっている。

【００２２】ところが、中間部材が前記中立位置を越え
て中間部材一時反転位置側に移動されると、反転付勢手
段が操作端部材を逆方向に付勢するようになるので、操
作端部材が急に操作端部材一時反転位置に向かって動き
出し、操作端部材一時反転位置に達すると、その位置に
停止する。その一方、中間部材は、反転付勢手段の付勢
力により中間部材一時反転位置に停止する。

【００２３】また、操作端部材が一時反転位置、中間部
材が中間部材一時反転位置にそれぞれ達した後、形状記
憶合金に対する加熱が停止され、形状記憶合金が冷却す
ると、中間部材復帰付勢手段により中間部材が反転付勢
手段に抗して中間部材安定位置へ向かって移動されて行
き、この中間部材が中立位置を越えて中間部材安定位置
側に移動されると、反転付勢手段が操作端部材を逆に操
作端部材安定位置に向かって付勢するようになるので、
操作端部材が反転付勢手段の力により急に動き出し、操
作端部材安定位置に復帰する。なお、中間部材も、中間
部材復帰付勢手段および反転付勢手段の力により中間部
材安定位置に復帰する。

【００２４】このようにして、第二の本発明の単安定型
形状記憶合金アクチュエータでは、形状記憶合金を加熱
することにより、中間部材が中立位置を越えると、安定
位置にある操作端部材が急に一時反転位置へ反転し、か
つ形状記憶合金が冷却すると、操作端部材が元の安定位
置へ戻る。

【００２５】また、前記第一および第二の本発明の単安
定型形状記憶合金アクチュエータにおいては、外部から
操作端部材に力が作用しても、その外力が操作端部材を
通じて形状記憶合金に直接作用することがない。したが
って、外部から操作端部材に作用する力により過大な応
力が形状記憶合金に加わり、性能が低下したり、破壊さ
れてしまうことがないので、耐久性を向上することがで
きる。

【００２６】また、操作端部材の動作は直接的には反転
付勢手段の力によってなされるので、動作速度を速くす
ることができ、かつ形状記憶合金の使用量を減らし、コ
ストを低減するとともに、使用エネルギー量の低減し、
ひいては省資源を図ることができる。

【００２７】なお、本発明における形状記憶合金として
は、一般的な形状記憶合金も使用することができるが、
特に大きな二方向性形状記憶効果を持つ形状記憶合金を
使用すると、一層優れた効果を得ることができる。

【００２８】ここで、二方向性形状記憶効果とは、低温
で形状回復と反対方向の変形を与える際に力が不要であ
るか、または極めて少なくてよい現象である。見た目に
は、形状記憶合金が低温時に変形した形状と高温時に形
状回復した形状との２つの形状を覚えているような挙動
を示す。従来の二方向性形状記憶合金においては、引張
ひずみで最大１％前後の小さくて不安定な二方向性形状
記憶効果しか得られなかったが、本発明者が前に特願２
０００−２０４９２７号において提案した方法によれ
ば、巨大な二方向性形状記憶効果を持つ形状記憶合金を
得ることができる。例えば、ワイヤ状で、引張方向に記
憶形状を持つ形状記憶合金とした場合は、加熱すると記
憶している長さに収縮して硬くなる一方、冷却時には、
負荷の無い状態でも、ちょうど筋肉が弛緩するように柔
らかくなり、自分で伸びて低温時の元の長さと形に戻
る。したがって、加熱と冷却だけで、外部からバイアス
力を作用させることなく、伸び縮みする。

【００２９】このような形状記憶合金を、例えば、第一
の本発明の双安定型形状記憶合金アクチュエータに使用
した場合は、形状回復力を発生して収縮した形状記憶合
金によって中間部材が動かされるとき、収縮をしていな
い方の形状記憶合金は抵抗力を発生することなくゆるむ
方向に動き、操作部端部材の運動を容易にする。この結
果、応答性などの性能や寿命が大幅に向上し、僅かな形
状記憶合金で動く、双安定式の差動型アクチュエータを
実用化できる。

【００３０】なお、完全な、２方向性を示せないまで
も、形状回復可能なひずみ領域内で低温での変形に力が
ほとんど必要ない形状記憶合金でも、同様の効果を得る
ことができる（このような形状記憶合金も実質的に二方
向性形状記憶合金として考えてよい）、このような形状
記憶合金もやはり本発明者が前に提案した特願２０００
−２０４９２７号に開示された方法により得ることがで
きる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例に基づいて
説明する。

【００３２】

【実施例】図１〜１２は本発明による形状記憶合金アク
チュエータの第一実施例を示しており、双安定型アクチ
ュエータを構成した例である。これらの図のうち図１は
後で詳しく説明するように操作端部材７および中間部材
３がそれぞれの第二の安定位置にある状態を示してい
る。図２は、図３（図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断
面図）と対応して参照することにより、装置の構成が容
易に理解されるようにするために、通常の使用状態では
あり得ない状態であるが、操作端部材７および中間部材
３を強制的に中立位置に位置に固定した状態を示してい
る。

【００３３】アクチュエータ本体１には中間部材回動軸
２が立設されており、この中間部材回動軸２には直線形
のレバー状の中間部材３の一端部が該中間部材回動軸２
を中心として回動可能に支持されている。前記アクチュ
エータ本体１にはピン状の中間部材ストッパ４および５
が互いに間隔を置いて固定されており、中間部材３はそ
の回動範囲を図８のように中間部材ストッパ４に当接す
る第一の中間部材安定位置と、図１および４のように中
間部材ストッパ５に当接する第二の中間部材安定位置と
の間に制限されている。前記アクチュエータ本体１には
操作端部材回動軸６が立設されており、この操作端部材
回動軸６には直線形のレバー状の操作端部材７の一端部
が該操作端部材回動軸６を中心として回動可能に支持さ
れている。前記アクチュエータ本体１にはピン状の操作
端部材ストッパ８および９が互いに間隔を置いて固定さ
れており、操作端部材７はその回動範囲を図８のように
ストッパ８に当接する第一の操作端部材安定位置と、図
１および４のように操作端部材ストッパ９に当接する第
二の操作端部材安定位置との間に制限されている。

【００３４】ここで、前記中間部材回動軸２と操作端部
材回動軸６とを結ぶ直線Ｅ（図１参照）に関して、中間
部材ストッパ４と５および操作端部材ストッパ８と９は
対称的に配置されており、これに伴い直線Ｅに関して前
記第一の操作端部材安定位置と第二の操作端部材安定位
置および第一の中間部材安定位置と第二の中間部材安定
位置とはそれぞれ対称的な位置となっている。ただし、
本発明においては必ずしもこのような対称的な配置とす
る必要はない。

【００３５】前記中間部材３の他端部にはピン１０が立
設されており、操作端部材７の中間部にはピン１１が立
設されている。前記ピン１０とピン１１との間には引張
コイルばねからなる反転付勢手段１２が介装されてお
り、この反転付勢手段１２はピン１０とピン１１とを互
いに近接する方向に付勢している。なお、前記中間部材
回動軸２を中心にしたピン１０（中間部材３に対する反
転付勢手段１２の力の作用点）の回転軌跡が操作端部材
回動軸６上を通過するように各部が配置されている。図
６および１０は、ピン１０が操作端部材回動軸６上に位
置した状態を示している。

【００３６】前記中間部材３には、中間部材回動軸２と
同軸に横断面円形の巻き掛け部１３が一体的に設けられ
ている。この巻き掛け部１３の外周の１箇所には、１本
のワイヤ状の形状記憶合金１４の中間部が固定されてお
り（１５は巻き掛け部１３に対する形状記憶合金１４の
固定部を示している）、この形状記憶合金１４の両端部
はそれぞれピン１６，１７を介してアクチュエータ本体
１に固定されている。これにより、形状記憶合金１４の
前記固定部１５付近は巻き掛け部１３に巻き掛けられた
状態となっている。この形状記憶合金１４は物理的には
１本のワイヤ状をなしているが、本実施例では、この形
状記憶合金１４の固定部１５とピン１６との間の部分が
第一の形状記憶合金１４ａを構成する一方、前記固定部
１５とピン１７との間の部分が第二の形状記憶合金１４
ｂを構成している。勿論、第一の形状記憶合金１４ａに
相当する部分および第二の形状記憶合金１４ｂに相当す
る部分を分離した２本のワイヤ状の形状記憶合金により
それぞれ構成し、各形状記憶合金の端部を巻き掛け部１
３の外周に固定してもよい。

【００３７】前記形状記憶合金１４は、巨大な二方向性
形状記憶効果を持つ形状記憶合金とされており、直線引
張方向に記憶形状を持ち、加熱すると記憶している長さ
に収縮して硬くなる一方、冷却時には、負荷の無い状態
でも、ちょうど筋肉が弛緩するように柔らかくなり、自
分で伸びて低温時の元の長さと形に戻る。したがって、
加熱と冷却だけで、外部からバイアス力を作用させるこ
となく、伸び縮みする。このような形状記憶合金は、例
えば、本発明者が前に提案した特願２０００−２０４９
２７号に開示された方法により得ることができる。な
お、完全な、２方向性を示せないまでも、形状回復可能
なひずみ領域内で低温での変形に力がほとんど必要ない
形状記憶合金であってもよく、このような形状記憶合金
もやはり本発明者が前に提案した特願２０００−２０４
９２７号に開示された方法により得ることができる。

【００３８】前記ピン１６と固定部１５との間および、
ピン１７と固定部１５との間は、スイッチ手段（図示せ
ず）により、それぞれ独立に電源（図示せず）に接続お
よび切断できるようになっている。

【００３９】次に、本実施例の作動を図４〜１１の動作
説明図を用いて説明する（これらの図においては、図面
を分かりやすくするために、アクチュエータ本体１およ
び形状記憶合金１４等は図示を省略している）。図４
は、図１と同じ状態を示しており、操作端部材７および
中間部材３がそれぞれ反転付勢手段１２の力により操作
端部材ストッパ９，中間部材ストッパ５に当接され、そ
れぞれ第二の操作端部材安定位置、第二の中間部材安定
位置にある状態を示している。

【００４０】この図４の状態において、前記スイッチ手
段によりピン１６と固定部１５との間を電源に接続し、
第一の形状記憶合金１４ａに通電すると、ジュール熱に
より第一の形状記憶合金１４ａが所定温度範囲まで加熱
され、形状記憶効果により反転付勢手段１２に抗して該
形状記憶合金１４ａが記憶している長さに戻ろうとする
形状回復力を発生して収縮するので、巻き掛け部１３ひ
いては中間部材３が図５および６の矢印Ａのように時計
方向（本実施例の動作説明において時計方向または反時
計方向と言うとき、それは図３以外の図における向きと
する）に回動して行く。しかしながら、中間部材３がそ
の中立位置（図６のように中間部材３が中間部材回動軸
２と操作端部材回動軸６とを結ぶ直線Ｅと重なる位置
で、この位置においてピン１０とピン１１とを結ぶ直線
（反転付勢手段１２の力の作用線）が操作端部材回動軸
６とピン１１（操作端部材７に対する反転付勢手段１２
の力の作用点）とを結ぶ直線と一直線上に重なる）に達
するまでは、反転付勢手段１２が操作端部材７を時計方
向に付勢しているので、操作端部材７は反転付勢手段１
２によって操作端部材ストッパ９に当接されて、第二の
安定位置に停止したままになっている。

【００４１】しかしながら、中間部材３が図６の中立位
置を時計方向に越えると、それまで操作端部材７を時計
方向に付勢していた反転付勢手段１２が操作端部材７を
逆に反時計方向に付勢するようになるので、操作端部材
７が急に動き出し、図７および８の矢印Ｂのように急速
に反時計方向に回動されて行き、図８のように操作端部
材ストッパ８に当接されると、その位置、すなわち第一
の安定位置で停止する。他方、中間部材３に関してみる
と、操作端部材７の回動によって図７のようにピン１０
とピン１１とを結ぶ直線（反転付勢手段１２の力の作用
線）が中間部材回動軸２とピン１０（中間部材３に対す
る反転付勢手段１２の力の作用点）とを結ぶ直線を越え
ると、それまで反転付勢手段１２によって反時計方向に
付勢されていた中間部材３が逆に時計方向に付勢される
ようになるので、中間部材３は反転付勢手段１２の力
（および第一の形状記憶合金１４ａ）によって図８のよ
うに中間部材ストッパ４に当接されるまで時計方向（矢
印Ａ方向）に回動されて行き、中間部材ストッパ４に当
接される位置、すなわち第一の安定位置に停止する。

【００４２】また、図８のように中間部材３および操作
端部材７がそれぞれの第一の安定位置にあるときに、前
記スイッチ手段によりピン１７と固定部１５との間を電
源に接続し、第二の形状記憶合金１４ｂに通電すると、
第二の形状記憶合金１４ｂが所定温度範囲まで加熱さ
れ、形状記憶効果により反転付勢手段１２に抗して該形
状記憶合金１４ｂが記憶している長さに戻ろうとして短
くなるので、巻き掛け部１３ひいては中間部材３が図９
および１０の矢印Ｃのように反時計方向に回動して行
く。しかしながら、中間部材３がその中立位置に達する
までは、反転付勢手段１２が操作端部材７を反時計方向
に付勢しているので、操作端部材７は反転付勢手段１２
によって操作端部材ストッパ８に当接されて、第一の安
定位置に停止したままになっている。

【００４３】しかしながら、図１０のように中間部材３
が中立位置まで回転され、さらにその位置を反時計方向
に越えると、それまで操作端部材７を反時計方向に付勢
していた反転付勢手段１２が、操作端部材７を逆に時計
方向に付勢するようになるので、操作端部材７が反転付
勢手段１２の力により急に動き出し、図１１の矢印Ｄの
ように急速に反時計方向に回動されて行き、図６のよう
に操作端部材９に当接されると、その位置、すなわち第
二の安定位置で停止する。他方、中間部材３に関してみ
ると、操作端部材７の回動によって図１１のようにピン
１０とピン１１とを結ぶ直線（反転付勢手段１２の力の
作用線）が中間部材回動軸２とピン１０（中間部材３に
対する反転付勢手段１２の力の作用点）とを結ぶ直線を
越えると、それまで反転付勢手段１２によって時計方向
に付勢されていた中間部材３が逆に反時計方向に付勢さ
れるようになるので、中間部材３は反転付勢手段１２の
力（および第二の形状記憶合金１４ｂ）によって中間部
材ストッパ５に当接されるまで反時計方向に回動されて
行き、中間部材ストッパ５に当接される位置、すなわち
第二の安定位置に停止する。

【００４４】このようにして、この双安定型形状記憶合
金アクチュエータでは、操作端部材７に２つの安定位置
を持たせ、第一または第二の形状記憶合金１４ａ，１４
ｂに加熱することにより、その安定位置を反転できる。
なお、本発明においては本実施例のように、中間部材回
動軸２を中心にしたピン１０（中間部材３に対する反転
付勢手段１２の力の作用点）の回転軌跡が操作端部材回
動軸６かその極近傍を通過するようにすることが好まし
く、そのようにすることにより、中立位置近傍の中間部
材３の極僅かな角度変化（位置変化）で操作端部材７を
第一または第二の操作端部材安定位置に瞬時に反転でき
る。

【００４５】また、この形状記憶合金アクチュエータ
は、外部から操作端部材７に力が作用しても、その外力
が操作端部材７を通じて第一および第二の形状記憶合金
１４ａ，１４ｂに直接作用することがない。したがっ
て、外部から操作端部材７に作用する力により過大な応
力が形状記憶合金に加わり、性能が低下したり、破壊さ
れてしまうことがないので、耐久性を向上することがで
きる。

【００４６】また、操作端部材７の動作は直接的には反
転付勢手段１２の力によってなされるので、動作速度を
速くすることができ、かつ形状記憶合金１４ａ，１４ｂ
の使用量を減らし、コストを低減するとともに、使用エ
ネルギー量の低減、ひいては省資源を図ることができ
る。

【００４７】なお、前記実施例においては、中間部材３
に対する反転付勢手段１２の力の作用点の回転軌跡が操
作端部材回動軸６上を通過するようにされているので、
中間部材３が第一の中間部材安定位置から第二の中間部
材安定位置に移動する際の中立位置と、第二の中間部材
安定位置から第一の中間部材安定位置に移動する際の中
立位置とが同一位置となっているが、中間部材３に対す
る反転付勢手段１２の力の作用点の回転軌跡が操作端部
材回動軸６上を通過しない場合は、中間部材３が第一の
中間部材安定位置から第二の中間部材安定位置に移動す
る際の中立位置と、第二の中間部材安定位置から第一の
中間部材安定位置に移動する際の中立位置とが異なって
くることがある。

【００４８】また、本実施例では、第一および第二の形
状記憶合金１４ａ，１４ｂとして、形状回復可能なひず
み領域内で低温での変形に力が必要ないか、またはほと
んど必要ない形状記憶合金を用いているので、収縮をし
ていない方の形状記憶合金は抵抗力を発生することなく
たるむ方向に動き、操作部端部材の運動を容易にする。
この結果、応答性などの性能や寿命が大幅に向上し、僅
かな形状記憶合金で動く、双安定式の差動型アクチュエ
ータを実用化できる（ただし、本発明においては、形状
記憶合金として、通常の形状記憶合金を用いることもで
きる）。

【００４９】また、前記第一の実施例においては、操作
端部材７が外部からの力により、操作端部材７が一方の
安定位置から他方の安定位置に回動された場合には、中
間部材３も反転されてしまうので、前記外部の力がなく
なっても、操作端部材７および中間部材３は元の安定位
置に戻ることはない。図１２は、この現象を例示したも
のであり、外部からの力により操作端部材７が実線で示
す第一の操作端部材安定位置から一点鎖線で示す第二の
操作端部材安定位置へ回動されると、ピン１０とピン１
１とを結ぶ直線（反転付勢手段１２の力の作用線）が中
間部材回動軸２とピン１０（中間部材３に対する反転付
勢手段１２の力の作用点）とを結ぶ直線を越えた時点で
中間部材３に対する反転付勢手段１２の付勢力の向きが
反転するため、中間部材３が実線で示す第一の中間部材
安定位置から一点鎖線で示す第二の中間部材安定位置に
反転されてしまう。したがって、前記外部の力がなくな
っても、操作端部材７および中間部材３は元の第一の操
作端部材安定位置および第一の中間部材安定位置に戻る
ことはない。勿論、逆に、外部からの力により操作端部
材７が第二の操作端部材安定位置から第一の操作端部材
安定位置へ回動されたときも、同様にして中間部材３が
第二の中間部材安定位置から第一の中間部材安定位置に
反転されてしまい、前記外部の力がなくなっても、操作
端部材７および中間部材３は元の第二の操作端部材安定
位置および第二の中間部材安定位置に戻ることはない。

【００５０】図１３は、このような現象を防止すること
ができる本発明による形状記憶合金アクチュエータの第
二実施例を示している。この実施例においては、外部か
らの力により、操作端部材７が一方の安定位置から他方
の安定位置に回動されても、ピン１０とピン１１とを結
ぶ直線（反転付勢手段１２の力の作用線）が中間部材回
動軸２とピン１０（中間部材３に対する反転付勢手段１
２の力の作用点）とを結ぶ直線を越えないようにアクチ
ュエータが構成されている。他の構成は前記第一実施例
と同様である。

【００５１】このような構成とすることにより、操作端
部材７が一方の安定位置から他方の安定位置に回動され
ても、中間部材３は反転されないので、前記外部の力が
なくなると、操作端部材７は元の安定位置に戻るように
することができる（図１３に例示されている場合につい
て言えば、外部からの力により操作端部材７が実線で示
す第一の操作端部材安定位置から一点鎖線で示す第二の
操作端部材安定位置へ回動されても、中間部材３は実線
で示す第一の安定位置に止まっており、したがって前記
外部の力がなくなると、操作端部材７は元の第一の操作
端部材安定位置に戻る）。

【００５２】図１４〜１６は本発明による形状記憶合金
アクチュエータの第三実施例を示している。本実施例に
おいては、中間部材回動軸２と操作端部材回動軸６とを
同軸としている。他の構成は前記第一実施例と同様であ
る。

【００５３】本実施例においても前記第一実施例と同様
の作用効果を得ることができる。ただし、ピン１０（中
間部材３に対する反転付勢手段１２の力の作用点）と操
作端部材回動軸６との距離が大きくなるため、操作端部
材７の安定位置の反転を行うのに中間部材３の大きな角
度変化が必要となる。

【００５４】図１７〜２０は本発明の第四実施例を示し
ている。前記各実施例においては中間部材３が回動する
形式とされていたが、本実施例においては中間部材３が
スライド運動（直線移動）を行う形式とされている。こ
れを詳しく説明すると、アクチュエータ本体１にはピン
状の中間部材ストッパ１８，１９，２０，２１が立設さ
れており、中間部材ストッパ１８と１９との間および２
０と２１との間に挟まれることにより、中間部材３が直
線方向に移動可能な状態でアクチュエータ本体１に支持
されている。そして、前記中間部材３はその移動範囲を
図２０のように中間部材ストッパ２０，２１に当接する
第一の中間部材安定位置と、図１７のように中間部材ス
トッパ１８，１９に当接する第二の中間部材安定位置と
の間に制限されている。前記アクチュエータ本体１には
操作端部材回動軸６が立設されており、この操作端部材
回動軸６には直線形のレバー状の操作端部材７の一端部
が該操作端部材回動軸６を中心として回動可能に支持さ
れている。前記アクチュエータ本体１にはピン状の操作
端部材ストッパ８および９が互いに間隔を置いて固定さ
れており、操作端部材７はその回動範囲を図２０のよう
に操作端部材ストッパ８に当接する第一の操作端部材安
定位置と、図１７のように操作端部材ストッパ９に当接
する第二の操作端部材安定位置との間に制限されてい
る。ここで、前記中間部材３の移動方向に対し垂直で操
作端部材回動軸６を通る直線Ｆに関して、中間部材スト
ッパ１８，１９と２０，２１および操作端部材ストッパ
８と９が対称的に配置されているので、前記直線Ｆに関
して前記第一の操作端部材安定位置と第二の操作端部材
安定位置および第一の中間部材安定位置と第二の中間部
材安定位置とがそれぞれ対称的な位置となっている。た
だし、この場合も、必ずしも対称的な配置としなくても
よい。

【００５５】前記中間部材３の中央部にはピン１０が立
設されており、操作端部材７の中間部にはピン１１が立
設されている。前記ピン１０とピン１１との間には引張
コイルばねからなる反転付勢手段１２が介装されてお
り、この反転付勢手段１２はピン１０とピン１１とを互
いに近接する方向に付勢している。前記中間部材３の移
動可能範囲の両側には、ピン２２，２３が立設されてお
り、ピン２２と中間部材３との間には第一の形状記憶合
金１４ａ、ピン２３と中間部材３との間には第二の形状
記憶合金１４ｂがそれぞれ渡されている。第一および第
二の形状記憶合金１４ａ，１４ｂは前記各実施例の場合
と同様にそれぞれ巨大な二方向性形状記憶効果を持つワ
イヤ状の形状記憶合金とされており、直線の引張方向に
記憶形状を持っており、加熱すると記憶している長さに
収縮して硬くなる一方、冷却時には、負荷の無い状態で
も、ちょうど筋肉が弛緩するように柔らかくなり、自分
で伸びて低温時の元の長さと形に戻る。

【００５６】前記ピン２２と中間部材３との間および、
ピン２３と中間部材３との間は、スイッチ手段（図示せ
ず）により、それぞれ独立に電源（図示せず）に接続お
よび切断できるようになっている。

【００５７】次に、本実施例の作動を説明する。図１７
は、操作端部材７および中間部材３がそれぞれ反転付勢
手段１２の力により操作端部材ストッパ９、中間部材ス
トッパ１８，１９に当接され、それぞれ第二の操作端部
材安定位置、第二の中間部材安定位置にある状態を示し
ている。この状態において、前記スイッチ手段によりピ
ン２２と中間部材３との間を電源に接続し、第一の形状
記憶合金１４ａに通電すると、第一の形状記憶合金１４
ａが所定温度範囲まで加熱され、形状記憶効果により反
転付勢手段１２に抗して該形状記憶合金１４ａが記憶し
ている長さに戻ろうとして収縮するので、中間部材３が
図１９のように図上左方向に直線的に移動して行く。し
かしながら、中間部材３がその中立位置（図１９のよう
に直線Ｆにピン１０が重なる位置で、この位置において
ピン１０と１１とを結ぶ直線（反転付勢手段１２の力の
作用線）が操作端部材回動軸６とピン１１（操作端部材
７に対する反転付勢手段１２の力の作用点）とを結ぶ直
線と一直線上に重なることとなる）に達するまでは、反
転付勢手段１２が操作端部材７を時計方向に付勢してい
るので、操作端部材７は反転付勢手段１２によって操作
端部材ストッパ９に当接されて、第二の操作端部材安定
位置に停止したままになっている。

【００５８】しかしながら、図１９のように中間部材３
が中立位置を左方に越えると、それまで操作端部材７を
時計方向に付勢していた反転付勢手段１２が、逆に操作
端部材７を反時計方向に付勢するようになるので、操作
端部材７が反転付勢手段１２の力により急に反時計方向
に動き出し、図２０のように操作端部材ストッパ８に当
接されると、その位置、すなわち第一の操作端部材安定
位置で停止する。他方、中間部材３に関してみると、操
作端部材７の移動によってピン１０とピン１１とを結ぶ
直線（反転付勢手段１２の力の作用線）が中間部材３の
移動方向に対し垂直な方向より反時計方向に傾くと、そ
れまで反転付勢手段１２によって右方に付勢されていた
中間部材３が逆に左方に付勢されるようになるので、中
間部材３は反転付勢手段１２の力（および第一の形状記
憶合金１４ａ）によって中間部材ストッパ２０，２１に
当接されるまで左方に移動されて行き、中間部材ストッ
パ２０，２１に当接される位置、すなわち第一の中間部
材安定位置に停止する。

【００５９】また、操作端部材７の第一の操作端部材安
定位置から第二の操作端部材安定位置への反転も全く同
様にして行われる。

【００６０】図２１〜２４は本発明の第五実施例を示し
ている。前記各実施例においては、一方の形状記憶合金
が冷却しきらないうちに他方の形状記憶合金が加熱され
ると、両方の形状記憶合金１４ａ，１４ｂが同時に形状
回復力を発生している状態になり、形状記憶合金が劣化
したり、破壊される虞があるが、本実施例はこのような
不都合を防止するものである。

【００６１】本実施例においては、中間部材ストッパ
４，５はアクチュエータ本体１に凸部として形成されて
おり、これらの中間部材ストッパ４，５に中間部材３が
当接される位置がそれぞれ第一および第二の中間部材安
定位置とされている。また、アクチュエータ本体１の肩
部が操作端部材ストッパ８，９を構成しており、これら
のストッパ８，９に操作端部材７に設けられた支柱部２
５が当接される位置がそれぞれ第一および第二の操作端
部材安定位置とされている。このようにアクチュエータ
本体１、中間部材ストッパ４，５および操作端部材スト
ッパ８，９の形状等は変更されているが、基本的な構成
は前記第一実施例と同様とされている（対応する部品は
同一符号で示している）。前記第一実施例との主な相違
は、次に説明するように形状記憶合金１４ａ，１４ｂに
過大な負荷荷重が作用するのを防止する手段が設けられ
ていることである。

【００６２】アクチュエータ本体１には、中間部材回動
軸２の下方において、スライド凹部２６が設けられてお
り、このスライド凹部２６にはスイッチ作動部材２７が
図上上下方向に移動可能に嵌合されている。このスイッ
チ作動部材２７はスライド凹部２６の上端とアクチュエ
ータ本体１に固定されたストッパ２８，２９とにより、
その移動範囲を制限されている。前記スイッチ作動部材
２７にはスイッチ操作片３０が設けられている。第一お
よび第二の形状記憶合金１４ａ，１４ｂの一端部はスイ
ッチ作動部材２７に立設されたピン１６，１７を介して
それぞれスイッチ作動部材２７に固定されている。前記
スイッチ作動部材２７に立設されたピン６０とアクチュ
エータ本体１に立設されたピン３１との間には圧縮コイ
ルばねからなる過負荷防止用ばね３２が介装されてお
り、この過負荷防止用ばね３２はスイッチ作動部材２７
を下方、すなわち巻き掛け部１３から遠ざかる方向に付
勢している。

【００６３】前記アクチュエータ本体１にはリミットス
イッチからなる過負荷防止スイッチ３３が取り付けられ
ている。この過負荷防止スイッチ３３は、二つの電気伝
導性のよい板ばね３４，３５と、これらの板ばね３４，
３５にそれぞれ固定されて互いに対向された２つの接点
３６，３７と、板ばね３４の先端部付近に設けられた電
気絶縁体４１とを有しており、一方の接点３６は中間部
材３の巻き掛け部１３に固定部１５において固定されて
いる第一および第二の形状記憶合金１４ａ，１４ｂの一
端部に板ばね３４を介して電気的に接続され、他方の接
点３７は板ばね３５を介して電源３８の一方の極に電気
的に接続されている。前記電源３８の他方の極は第一お
よび第二の駆動スイッチ３９，４０の一端に電気的に共
通に接続されている。前記第一の駆動スイッチ３９の他
端はピン１６を介して第一の形状記憶合金１４ａの他端
部に電気的に接続され、第二の駆動スイッチ４０の他端
はピン１７を介して第二の形状記憶合金１４ｂの他端部
に電気的に接続されている。

【００６４】本実施例においては、第一および第二の形
状記憶合金１４ａ，１４ｂに過大な負荷が作用されてい
ない状態では、過負荷防止用ばね３２のばね力によりス
イッチ作動部材２７は下方に移動されてストッパ２８，
２９に当接されている。この状態では、スイッチ作動部
材２７のスイッチ操作片３０が電気絶縁体４１および板
ばね３４を介して接点３６を押し下げ、接点３６と３７
とを互いに接触させている。したがって、図２１の実線
位置で示すように操作端部材７が第二の操作端部材安定
位置、中間部材３が第二の中間部材安定位置にそれぞれ
ある状態において、第一の駆動スイッチ３９をオンする
と、第一の形状記憶合金１４ａに通電されて該合金１４
ａが加熱され、該合金１４ａが収縮するので、中間部材
３が図上時計方向に回動され、操作端部材７が一点鎖線
で示すように第一の操作端部材安定位置に反転するとと
もに中間部材３も一点鎖線で示すように第一の中間部材
安定位置に回動する。

【００６５】次に、第一の形状記憶合金１４ａが十分に
冷却した後、第二の駆動スイッチ４０をオンすると、第
二の形状記憶合金１４ｂに通電されて該合金１４ｂが加
熱され、該合金１４ｂが収縮するので、操作端部材７が
第二の操作端部材安定位置に反転するとともに中間部材
３も第二の中間部材安定位置に回動する。このようにし
て、第一および第二の形状記憶合金１４ａ，１４ｂに過
大な負荷荷重が作用しない場合には、前記第一実施例の
場合と同様に動作する。

【００６６】しかしながら、一方の形状記憶合金が冷却
しきらないうちに他方の形状記憶合金が加熱されたり、
両方の形状記憶合金１４ａ，１４ｂが同時に加熱される
ことによって両方の形状記憶合金が同時に形状回復力を
発生している状態になったり、または大きい外力が作用
したりすることにより、第一および（または）第二の形
状記憶合金１４ａ，１４ｂに過大な負荷が作用すると、
図２４のようにスイッチ作動部材２７が図上上方に引き
上げられるので、スイッチ作動部材２７がスイッチ操作
片３０、電気絶縁体４１および板ばね３４を介して接点
３６を押し下げなくなるため、接点３６と３７が離間さ
れる。これにより、それまで通電されていた第一または
（および）第二の形状記憶合金１４ａ，１４ｂに対する
通電が停止され、該形状記憶合金が冷却するので、第一
および第二の形状記憶合金１４ａ，１４ｂに形状記憶合
金が劣化したり、破壊されるのを防止できる。

【００６７】なお、ストッパ２８，２９は必ずしも設け
なくてもよいが、本実施例のように設けておくと、スイ
ッチ作動部材２７と巻き掛け部１３との間の距離の上限
を設定することができ、これにより過大な負荷が作用し
ていないときにも両方の形状記憶合金にある程度以上の
張力が作用し、中間部材３が中央付近で安定しやすくな
ってアクチュエータの動作が不安定になることを防止で
きる。

【００６８】図２５〜２８は本発明の第六実施例を示し
ている。本実施例においては、中間部材３は該中間部材
３に設けられた長穴４２を中間部材回動軸２に嵌合され
ることにより回動可能とされている。巻き掛け部１３は
長穴４２の周囲に長円状に形成されている。他の構成は
前記図１〜１２の第一実施例および図２１〜２４の第五
実施例と同様とされている（対応する部品は同一符号で
示している）。

【００６９】本実施例においては、第一および第二の形
状記憶合金１４ａ，１４ｂがともに冷却しているとき
は、図２５に示されるように、反転付勢手段１２によ
り、中間部材３が図上上方に引き上げられ、中間部材回
動軸２は相対的に長穴４２の一端（図上下端側）に偏倚
した状態となっており、これにより巻き掛け部１３と第
一および第二の形状記憶合金１４ａ，１４ｂの反対側の
端部との間の距離が比較的に大きくなっている（図２５
では、便宜上、中間部材が中立位置にあるように描いて
ある）。

【００７０】また、図２６に示されるように、一方の形
状記憶合金（図では第二の形状記憶合金１４ｂ）が十分
に冷却している状態において、他方の形状記憶合金（図
では第二の形状記憶合金１４ａ）が加熱されると、中間
部材３が回動し、前記第一実施例および第五実施例の場
合と同様に操作端部材７（図示せず）が反転する（この
場合、反転付勢手段１２に抗して中間部材３が若干図上
下方に移動され、中間部材回動軸２が相対的に長穴４２
の中間部に若干移動するようになっていてもよいし、中
間部材３が図上下方に移動せず、回動軸２が長穴４２の
一端に偏倚したままの状態となるようになっていてもよ
い）。

【００７１】また、図２７に示されるように、一方の形
状記憶合金（図では第一の形状記憶合金１４ａ）がまだ
十分冷却されていないうちに他方の形状記憶合金（図で
は第二の形状記憶合金１４ｂ）が加熱状態とされたとき
は、反転付勢手段１２に抗して中間部材３が図上下方に
移動され、中間部材回動軸２が相対的に長穴４２の他端
（図上上端）の方にある程度移動することにより、巻き
掛け部１３と第一および第二の形状記憶合金１４ａ，１
４ｂの反対側の端部との間の距離がある程度短くなるの
で、第一および第二の形状記憶合金１４ａ，１４ｂに過
大な負荷が作用するのを防止することができる。また、
前記のように中間部材回動軸２が相対的に長穴４２の他
端（図上上端）の方にある程度移動することにより、形
状記憶合金の形状回復力が一時的に反転付勢手段１２に
蓄えられる。その後、一方の形状記憶合金が冷却する
と、前記中間部材３の下方移動のため、中間部材３の回
動の当初、冷却した方の形状記憶合金は中間部材３が回
転しやすい方向に緩む（なお、図２６の場合も、中間部
材回動軸２が相対的に若干移動するようになっている場
合には、同様に、中間部材材３の回動当初に、冷却して
収縮していない形状記憶合金の方が中間部材３が回転し
やすい方向に緩む）。

【００７２】さらに、第一および第二の形状記憶合金１
４ａ，１４ｂが同時に加熱されている状態になると、図
２８に示されるように、中間部材３が大きく引き下げら
れて、相対的に中間部材回動軸２が長穴４２の他端（図
上上端）の方に大きく移動し、巻き掛け部１３と第一お
よび第二の形状記憶合金１４ａ，１４ｂの反対側の端部
との間の距離が短くなるので、第一および第二の形状記
憶合金１４ａ，１４ｂに過大な負荷が作用するのを防止
することができる。

【００７３】図２９および３０は本発明の第七実施例を
示している。本実施例においては、前記図２５〜２８の
第六実施例の構成にさらに過負荷防止スイッチ３３が設
けられている。この過負荷防止スイッチ３３は、前記図
２１〜２４の第五実施例におけるものと同様のものであ
り、通常の状態では、反転付勢手段１２（本実施例にお
いては、本発明における過負荷防止用ばねを兼ねてい
る）の力により、中間部材３（本実施例においては、本
発明におけるスイッチ作動部材を兼ねている）が電気絶
縁体４１を介して板ばね３４を押圧して、接点３６，３
７を互いに接触させているので、加熱すべき形状記憶合
金１４ａまたは１４ｂに通電可能な状態となっている。

【００７４】しかしながら、第一および第二の形状記憶
合金１４ａ，１４ｂが両方とも加熱状態となり、過大な
負荷が作用されると、図３０に示されるように、反転付
勢手段１２に抗して中間部材３が図上下方に大きく移動
され、相対的に中間部材回動軸２が長穴４２の他端（図
上上端）の方に大きく移動し、電気絶縁体４１が中間部
材３から離間し、接点３６，３７も互いに離間し、過負
荷防止スイッチ３３が形状記憶合金１４ａ，１４ｂへの
通電回路を遮断し、形状記憶合金１４ａ，１４ｂへの通
電を停止させる。これにより、形状記憶合金１４ａ，１
４ｂが保護される（なお、両方の形状記憶合金１４ａ，
１４ｂが加熱状態となったときのみならず、一方の形状
記憶合金がまだ十分冷却されていないうちに他方の形状
記憶合金が加熱状態とされたときも、接点３６，３７が
互いに離間し、形状記憶合金への通電が停止されるよう
にしてもよい）。

【００７５】図３１は本発明の第八実施例を示してい
る。本実施例においては、アクチュエータ本体（図示せ
ず）に固定された回動部材回動軸４３には回動部材４４
の中央部が回動を可能に支持されている。この回動部材
４４には２つのプーリー４５，４６がそれぞれ回転可能
に支持されており、これらのプーリー４５，４６は回動
部材回動軸４３を間に挟むように配置されている。ここ
において、本実施例では、回動部材４４およびプーリー
４５，４６が可動当接体を構成している。回動部材４４
と前記アクチュエータ本体１との間には圧縮コイルばね
からなる過負荷防止用ばね３２が介装されており、この
ばね３２は回動部材４４を図上時計方向に付勢すること
により、プーリー４５，４６を第一および第二の形状記
憶合金１４ａ，１４ｂに押圧し、これらの形状記憶合金
１４ａ，１４ｂを伸張させようとするようになってい
る。前記アクチュエータ本体１に固定されたストッパ４
６は、回動部材４４が所定以上図上時計方向に回動でき
ないように回動部材４４の回動範囲を制限しており、こ
れにより第一および第二の形状記憶合金１４ａ，１４ｂ
を所定以上伸張させないように制限している。他の構成
は前記第一実施例と同様とされている（対応する部品は
同一符号で示している）。

【００７６】本実施例においては、通常は、回動部材４
４は図３１の位置またはそれに近い位置にあり、第一お
よび第二の形状記憶合金１４ａ，１４ｂが掛け渡される
経路を長くしており、この状態で前記第一実施例の場合
と同様な動作が行われる。

【００７７】しかし、両方の形状記憶合金１４ａ，１４
ｂが同時に加熱状態とされたり、一方の形状記憶合金が
十分冷却されないうちに他方の形状記憶合金が加熱され
たりすることにより、形状記憶合金１４ａ，１４ｂに過
負荷が作用したときは、回動部材４４が過負荷防止用ば
ね３２に抗して図上反時計方向に回動され、第一および
第二の形状記憶合金１４ａ，１４ｂが掛け渡される経路
が短くなって、第一および第二の形状記憶合金１４ａ，
１４ｂに作用する力が緩和されるので、過負荷が防止さ
れる。

【００７８】図３２は本発明の第九実施例を示してい
る。本実施例においては、アクチュエータ本体１（図示
せず）に固定された一対の回動部材回動軸４７，４８に
はそれぞれ回動部材４９，５０が回動を可能に支持され
ている。これらの回動部材４９，５０には部分的な歯車
部分５１，５２が設けられており、これらの歯車部分５
１，５２を互いに噛み合わされている。各回動部材４
９，５０にはそれぞれプーリー５３，５４が回転可能に
支持されている。ここにおいて、本実施例では、回動部
材４９，５０およびプーリー５３，５４が可動当接体を
構成している。回動部材４７，４８間には圧縮コイルば
ねからなる過負荷防止用ばね３２が介装されており、こ
のばね３２は図上回動部材４９を時計方向、回動部材５
０を反時計方向に付勢することにより、プーリー５３，
５４を第一および第二の形状記憶合金１４ａ，１４ｂに
押圧し、これらの形状記憶合金１４ａ，１４ｂを伸張さ
せようとするようになっている。前記アクチュエータ本
体１に固定されたストッパ５５は、回動部材４４が所定
以上図上反時計方向に回動できないように回動部材４４
の回動範囲を制限しており、これにより第一および第二
の形状記憶合金１４ａ，１４ｂを所定以上伸張させない
ように制限している。図示していないが、他の構成は前
記第一実施例と同様とされている。

【００７９】本実施例においても、通常は、回動部材４
９，５０は図３２の位置またはそれに近い位置にあり、
第一および第二の形状記憶合金１４ａ，１４ｂが掛け渡
される経路を長くしており、この状態で前記第一実施例
の場合と同様な動作が行われる。

【００８０】しかし、両方の形状記憶合金１４ａ，１４
ｂが同時に加熱状態とされたり、一方の形状記憶合金が
十分冷却されないうちに他方の形状記憶合金が加熱され
ることにより、形状記憶合金１４ａ，１４ｂに過負荷が
作用したときは、過負荷防止用ばね３２に抗して回動部
材４９が図上反時計方向、回動部材５０が時計方向に回
動され、第一および第二の形状記憶合金１４ａ，１４ｂ
が掛け渡される経路が短くなって、第一および第二の形
状記憶合金１４ａ，１４ｂに作用する力が緩和されるの
で、過負荷が防止される。

【００８１】図３３〜３７は本発明による形状記憶合金
アクチュエータの第十実施例を示している。これらの図
のうち図３３は、図３４（図３３のＸＸＸＩＶ−ＸＸＸ
ＩＶ線における断面図）と組み合わせて参照することに
より、装置の構成が容易に理解されるようにするため
に、通常の使用状態ではあり得ない状態であるが、操作
端部材７および中間部材３を強制的に中立位置に位置に
固定した状態を示している。

【００８２】この実施例は、単安定型アクチュエータを
構成するものであり、基本的には前記第一実施例の双安
定型アクチュエータにおけるが第一の形状記憶合金１４
ａを中間部材復帰付勢手段５６に置き換えた構成とされ
ている。これを詳しく説明すると、アクチュエータ本体
１には中間部材回動軸２が立設されており、この中間部
材回動軸２にはＬ字形をなした中間部材３の屈曲部が該
中間部材回動軸２を中心として回動可能に支持されてい
る。前記アクチュエータ本体１にはピン状の中間部材ス
トッパ４および５が互いに間隔を置いて固定されてお
り、中間部材３はその回動範囲を図３５のように中間部
材ストッパ５に当接する中間部材安定位置と、図３７の
ように中間部材ストッパ４に当接する中間部材一時反転
位置との間に制限されている。前記中間部材３の一端部
に立設されたピン５７とアクチュエータ本体１に立設さ
れたピン５８との間には圧縮コイルばねからなる中間部
材復帰付勢手段５６が介装されており、この中間部材復
帰付勢手段５６は中間部材３を中間部材一時反転位置に
向かって（すなわち図３５〜３７における反時計方向
に）付勢している。前記アクチュエータ本体１には操作
端部材回動軸６が立設されており、この操作端部材回動
軸６には直線形のレバー状の操作端部材７の一端部が該
操作端部材回動軸６を中心として回動可能に支持されて
いる。前記アクチュエータ本体１にはピン状の操作端部
材ストッパ８および９が互いに間隔を置いて固定されて
おり、操作端部材７はその回動範囲を図３５のように操
作端部材ストッパ９に当接する操作端部材安定位置と、
図３７のように操作端部材ストッパ８に当接する操作端
部材一時反転位置との間に制限されている。

【００８３】前記中間部材３の他端部にはピン１０が立
設されており、操作端部材７の中間部にはピン１１が立
設されている。前記ピン１０とピン１１との間には引張
コイルばねからなる反転付勢手段１２が介装されてお
り、この反転付勢手段１２はピン１０とピン１１とを互
いに近接する方向に付勢している。前記中間部材３に
は、中間部材回動軸２と同軸に横断面円形の巻き掛け部
１３が一体的に設けられている。この巻き掛け部１３に
は、ワイヤ状の形状記憶合金１４の一端部が固定されて
おり（１５はこの巻き掛け部１３に対する形状記憶合金
１４の固定部を示している）、この形状記憶合金１４の
他端部はピン１７を介してアクチュエータ本体１に固定
されている。これにより、形状記憶合金１４の固定部１
５付近は巻き掛け部１３に巻き掛けられた状態となって
いる。

【００８４】前記形状記憶合金１４は、前記各実施例の
場合と同様に巨大な二方向性形状記憶効果を持つ形状記
憶合金とされている。前記ピン１７と固定部１５との間
は、スイッチ手段（図示せず）により、電源（図示せ
ず）に接続および切断できるようになっている。

【００８５】次に、本実施例の作動を図３５〜３７の動
作説明図を用いて説明する。図３５は、操作端部材７お
よび中間部材３がそれぞれ反転付勢手段１２の力により
操作端部材ストッパ９、中間部材ストッパ５に当接さ
れ、それぞれの安定位置にある状態を示している。

【００８６】この状態において、前記スイッチ手段によ
りピン１７と固定部１５との間を電源に接続し、形状記
憶合金１４に通電すると、形状記憶合金１４が所定温度
範囲まで加熱され、形状記憶効果により反転付勢手段１
２に抗して該形状記憶合金１４が記憶している長さに戻
ろうとして収縮するので、巻き掛け部１３ひいては中間
部材３が図３６の矢印のように時計方向に回動して行
く。しかしながら、中間部材３がその中立位置、すなわ
ち図３６のようにピン１０とピン１１とを結ぶ直線（反
転付勢手段１２の力の作用線）が操作端部材回動軸６と
ピン１１（操作端部材７に対する反転付勢手段１２の力
の作用点）とを結ぶ直線と一直線上に重なることとなる
位置に達するまでは、反転付勢手段１２が操作端部材７
を時計方向に付勢しているので、操作端部材７は反転付
勢手段１２によって操作端部材ストッパ９に当接され
て、操作端部材安定位置に停止したままになっている。

【００８７】しかしながら、中間部材３が図３６の中立
位置を時計方向に越えると、それまで操作端部材７を時
計方向に付勢していた反転付勢手段１２が、操作端部材
７を逆に反時計方向に付勢するようになるので、操作端
部材７が反転付勢手段１２の力により急に動き出し、図
３７のように急速に反時計方向に回動されて行き、操作
端部材ストッパ８に当接されると、その位置、すなわち
操作端部材一時反転位置に停止する。他方、中間部材３
に関してみると、操作端部材７の回動によってピン１０
とピン１１とを結ぶ直線（反転付勢手段１２の力の作用
線）が中間部材回動軸２とピン１０（中間部材３に対す
る反転付勢手段１２の力の作用点）とを結ぶ直線を越え
ると、それまで反転付勢手段１２によって反時計方向に
付勢されていた中間部材３が逆に時計方向に付勢される
ようになるので、反転付勢手段１２の力（および形状記
憶合金１４の形状回復力）によって中間部材ストッパ４
に当接されるまで反時計方向に回動されて行き、中間部
材ストッパ４に当接される位置、すなわち中間部材一時
反転位置に停止する。

【００８８】また、図３７のように中間部材３および操
作端部材７がそれぞれの一時反転位置に達した後、形状
記憶合金１４に対する通電が停止され、形状記憶合金が
冷却すると、中間部材復帰付勢手段５６により中間部材
３が反転付勢手段１２に抗して反時計方向に回動されて
行き、中間部材３が図３６の中立位置を反時計方向に越
えると、それまで操作端部材７を反時計方向に付勢して
いた反転付勢手段１２が、操作端部材７を逆に時計方向
に付勢するようになるので、操作端部材７が反転付勢手
段１２の力により急に動き出し、急速に時計方向に回動
されて行き、図３５の操作端部材安定位置に復帰する。
なお、中間部材３も、中間部材復帰付勢手段５６の力に
より中間部材安定位置に復帰する（なお、途中からは反
転付勢手段１２の力も中間部材３を中間部材安定位置に
復帰させるように作用するようになる）。

【００８９】このようにして、本実施例では、形状記憶
合金１４を加熱することにより、中間部材３が中立位置
を越えると、安定位置にある操作端部材７が急に一時反
転位置へ反転し、かつ形状記憶合金１４が冷却すると、
操作端部材７が元の安定位置へ戻る単安定型アクチュエ
ータが得られる。

【００９０】なお、本実施例においても、外部から操作
端部材７に力が作用しても、その力が操作端部材７を通
じて形状記憶合金１４に直接作用することがない。した
がって、外部から操作端部材７に作用する力により過剰
な応力が形状記憶合金１４に加わり、性能が低下した
り、破壊されてしまうことがないので、耐久性を向上す
ることができる。

【００９１】また、操作端部材７の動作は直接的には反
転付勢手段１２の力によってなされるので、動作速度を
速くすることができ、かつ形状記憶合金の使用量を減ら
し、コストを低減するとともに、使用エネルギー量の低
減、ひいては省資源を図ることができる。

【００９２】また、本実施例のように単安定型アクチュ
エータを構成する場合も、前記図１７〜２０の第四実施
例と同様に中間部材３が直線運動を行うようにしたり、
前記第五実施例以下と同様に形状記憶合金１４に対する
過負荷防止手段を設けることができる。

【００９３】また、前記各実施例においては、形状記憶
合金を通電により加熱するものとしているが、本発明に
おいては、伝導加熱、対流や環境温度による加熱、赤外
線やレーザーによる加熱等の他の種の加熱方式によって
形状記憶合金を加熱してもよい。

【００９４】また、前記各実施例においては、反転用付
勢手段は、操作端部材の所定箇所と中間部材の所定箇所
とを互いに近づくよう付勢しているが、互いに遠ざける
ように付勢する構成としてもよい。

【００９５】また、前記各実施例においては、反転用付
勢手段をコイルばねにより構成しているが、反転付勢手
段をコイルばね以外の板ばね等のばねや、気体を利用し
たばね等の他の種のばねとしてもよいし、反転付勢手段
をゴム弾性を有するゴム弾性体により構成してもよい。
また、操作端部材および中間部材の所定箇所にそれぞれ
磁石（永久磁石または電磁石）を設けたり、操作端部材
および中間部材の所定箇所の一方に磁石、他方に磁性体
を設け、これらを反転付勢手段としてもよい。

【００９６】

【発明の効果】以上のように本発明による形状記憶合金
アクチュエータは、（イ）外部から力が操作端に作用し
ても、その外力が操作端を通じて形状記憶合金に直接作
用することがない、（ロ）動作速度が速い、（ハ）操作
端が２つの安定位置を持つ双安定型の形状記憶合金アク
チュエータや、操作端が１つの安定位置を持ち、かつ操
作端の位置が瞬間的な反転動作を行う単安定型アクチュ
エータを得ることができる、（ニ）過負荷防止手段を設
けることにより、差動型形状記憶合金アクチュエータに
おいて、両方の形状記憶合金が同時に形状回復力を発生
している状態になっても、形状記憶合金が劣化したり、
破壊されることがないようにすることができる、等の優
れた効果を得られるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による形状記憶合金アクチュエータの第
一実施例を示す正面図である。

【図２】前記第一実施例を、操作端部材および中間部材
を強制的に中立位置に位置に固定した状態において示す
正面図である。

【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図であ
る。

【図４】前記第一実施例において操作端部材および中間
部材がそれぞれ第二の安定位置にある状態を示す動作説
明図である。

【図５】前記第一実施例において図４の状態から中間部
材が回動され始めた状態を示す動作説明図である。

【図６】前記第一実施例において図５の状態から中間部
材が中立位置に達した状態を示す動作説明図である。

【図７】前記第一実施例において図６の状態から中間部
材が中立位置を越えた状態を示す動作説明図である。

【図８】前記第一実施例において操作端部材および中間
部材がそれぞれ第一の安定位置にある状態を示す動作説
明図である。

【図９】前記第一実施例において図８の状態から中間部
材が回動され始めた状態を示す動作説明図である。

【図１０】前記第一実施例において図９の状態から中間
部材が中立位置に達した状態を示す動作説明図である。

【図１１】前記第一実施例において図１０の状態から中
間部材が中立位置を越えた状態を示す動作説明図であ
る。

【図１２】前記第一実施例において操作端部材が外力に
より一方の安定位置から他方の安定位置に回動された場
合の状態を示す動作説明図である。

【図１３】本発明による形状記憶合金アクチュエータの
第二実施例を示す正面図である。

【図１４】本発明による形状記憶合金アクチュエータの
第三実施例を、操作端部材および中間部材がそれぞれ第
一の安定位置にある状態において示す正面図である（ア
クチュエータ本体および形状記憶合金等は図示を省略し
ている）。

【図１５】前記第三実施例において中間部材の回動に伴
って操作端部材が反転する様子を示す動作説明図であ
る。

【図１６】前記第三実施例を、操作端部材および中間部
材を強制的に中立位置に位置に固定した状態において示
す断面図である。

【図１７】本発明による形状記憶合金アクチュエータの
第四実施例を、操作端部材および中間部材がそれぞれ第
二の安定位置にある状態において示す平面図である。

【図１８】前記第四実施例を示す背面図である。

【図１９】前記第四実施例において図１７の状態から中
間部材が中立位置に達した状態を示す動作説明図であ
る。

【図２０】前記第四実施例において操作端部材および中
間部材がそれぞれ第一の安定位置にある状態を示す動作
説明図である。

【図２１】本発明による形状記憶合金アクチュエータの
第五実施例を示す正面図である。

【図２２】前記第五実施例を示す背面図である。

【図２３】前記第五実施例を、操作端部材および中間部
材を強制的に中立位置に位置に固定した状態において示
す断面図である（過負荷防止ばねは図示を省略してい
る）。

【図２４】前記第五実施例において過負荷防止スイッチ
が切断された状態を示す正面図である。

【図２５】本発明による形状記憶合金アクチュエータの
第六実施例を示す正面図である。

【図２６】前記第六実施例において一方の形状記憶合金
が十分に冷却している状態において、他方の形状記憶合
金が加熱された状態を示す動作説明図である。

【図２７】前記第六実施例において一方の形状記憶合金
がまだ十分冷却されていないうちに他方の形状記憶合金
が加熱されたときの様子を示す動作説明図である。

【図２８】前記第六実施例において第一および第二の形
状記憶合金が同時に加熱された状態を示す動作説明図で
ある。

【図２９】本発明による形状記憶合金アクチュエータの
第七実施例を正常状態において示す正面図である。

【図３０】前記第七実施例を、過負荷状態において示す
正面図である。

【図３１】本発明による形状記憶合金アクチュエータの
第八実施例を示す正面図である。

【図３２】本発明による形状記憶合金アクチュエータの
第九実施例を示す正面図である。

【図３３】本発明による形状記憶合金アクチュエータの
第十実施例を、操作端部材および中間部材を強制的に中
立位置に位置に固定した状態において示す正面図であ
る。

【図３４】図３３のＸＸＸＩＶ−ＸＸＸＩＶ線における
断面図である。

【図３５】前記第十実施例において操作端部材および中
間部材がそれぞれ安定位置にある状態を示す動作説明図
である。

【図３６】前記第十実施例において図３５の状態から中
間部材が回動されて中立位置に達した状態を示す動作説
明図である。

【図３７】前記第十実施例において操作端部材および中
間部材がそれぞれ一時反転位置に反転された状態を示す
動作説明図である。

【符号の説明】

１アクチュエータ本体２中間部材回動軸３中間部材（スイッチ作動部材）６操作端部材回動軸７操作端部材１２反転付勢手段（過負荷防止用ばね）１３巻き掛け部１４形状記憶合金１４ａ第一の形状記憶合金１４ｂ第二の形状記憶合金２７スイッチ作動部材３２過負荷防止用ばね３３過負荷防止スイッチ３８電源３９第一の駆動スイッチ４０第二の駆動スイッチ４２長穴４４回動部材（可動当接体）４５，４６プーリー（可動当接体）４９，５０回動部材（可動当接体）５３，５４プーリー（可動当接体）５６中間部材復帰付勢手段

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１４年２月２５日（２００２．２．２
５）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】明細書

【発明の名称】形状記憶合金アクチュエータ

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【０００２】

【０００５】

【００１４】

【課題を解決するための手段】第一の本発明による形状
記憶合金アクチュエータは、操作端が２つの安定位置を
有する双安定型形状記憶合金アクチュエータであって、
第一の操作端部材安定位置と第二の操作端部材安定位置
との間を移動可能な操作端部材と、第一の中間部材安定
位置と第二の中間部材安定位置との間を移動可能な中間
部材と、形状回復力を発生したとき、前記中間部材を前
記第一の中間部材安定位置に向かって動かすように前記
中間部材に連係された第一の形状記憶合金と、形状回復
力を発生したとき、前記中間部材を前記第二の中間部材
安定位置に向かって動かすように前記中間部材に連係さ
れた第二の形状記憶合金と、前記操作端部材の所定箇所
と前記中間部材の所定箇所とを互いに近づけるようにま
たは遠ざけるように付勢する反転付勢手段とを有してな
り、前記操作端部材が前記第一の操作端部材安定位置に
あるときは、前記中間部材が所定の中立位置より前記第
一の中間部材安定位置側にある間は、前記操作端部材は
前記反転付勢手段により前記第一の操作端部材安定位置
に向かって付勢されているが、前記中間部材が前記中立
位置を越えて前記第二の中間部材安定位置側に移動する
と、前記操作端部材は前記反転付手段により逆に前記第
二の操作端部材安定位置に向かって付勢されるようにな
る一方、前記操作端部材が前記第二の操作端部材安定位
置にあるときは、前記中間部材が所定の中立位置より前
記第二の中間部材安定位置側にある間は、前記操作端部
材は前記反転付勢手段により前記第二の操作端部材安定
位置に向かって付勢されているが、前記中間部材が前記
中立位置を越えて前記第一の中間部材安定位置側に移動
すると、前記操作端部材は前記反転付勢手段により逆に
前記第一の操作端部材安定位置に向かって付勢されるよ
うになるように構成されているものである。

【００１９】この第一の本発明の双安定型形状記憶合金
アクチュエータにおいては、操作端部材に第一および第
二の２つの安定位置を持たせ、第一または第二の形状記
憶合金を加熱することにより、その安定位置を反転でき
る。

【００２０】第二の本発明による形状記憶合金アクチュ
エータは、操作端が１つの安定位置を有する単安定型形
状記憶合金アクチュエータであって、操作端部材安定位
置と操作端部材一時反転位置との間を移動可能な操作端
部材と、中間部材安定位置と中間部材一時反転位置との
間を移動可能な中間部材と、形状回復力を発生したと
き、前記中間部材を前記一時反転位置に向かって動かす
ように前記中間部材に連係された形状記憶合金と、前記
中間部材を前記中間部材安定位置に向かって付勢する中
間部材復帰付勢手段と、前記操作端部材の所定箇所と前
記中間部材の所定箇所とを互いに近づけるようにまたは
遠ざけるように付勢する反転付勢手段とを有してなり、
前記操作端部材が前記操作端部材安定位置にあるとき、
前記中間部材が所定の中立位置より前記中間部材安定位
置側にある間は、前記操作端部材は前記反転付勢手段に
より前記操作端部材安定位置に向かって付勢されている
が、前記中間部材が前記中立位置を越えて前記中間部材
一時反転位置側に移動すると、前記操作端部材は前記反
転付勢手段により逆に前記操作端部材一時反転位置に向
かって付勢されるようになる一方、前記操作端部材が前
記操作端部材一時反転位置にあるとき、前記中間部材が
所定の中立位置より前記中間部材一時反転位置側にある
間は、前記操作端部材は前記反転付勢手段により前記操
作端部材一時反転位置に向かって付勢されているが、前
記中間部材が前記中立位置を越えて前記中間部材安定位
置側に移動すると、前記操作端部材は前記反転付勢手段
により逆に前記操作端部材安定位置に向かって付勢され
るようになるように構成されているものである。

【００３１】

【００３２】

【００４３】しかしながら、図１０のように中間部材３
が中立位置まで回転され、さらにその位置を反時計方向
に越えると、それまで操作端部材７を反時計方向に付勢
していた反転付勢手段１２が、操作端部材７を逆に時計
方向に付勢するようになるので、操作端部材７が反転付
勢手段１２の力により急に動き出し、図１１の矢印Ｄの
ように急速に時計方向に回動されて行き、図６のように
操作端部材９に当接されると、その位置、すなわち第二
の安定位置で停止する。他方、中間部材３に関してみる
と、操作端部材７の回動によって図１１のようにピン１
０とピン１１とを結ぶ直線（反転付勢手段１２の力の作
用線）が中間部材回動軸２とピン１０（中間部材３に対
する反転付勢手段１２の力の作用点）とを結ぶ直線を越
えると、それまで反転付勢手段１２によって時計方向に
付勢されていた中間部材３が逆に反時計方向に付勢され
るようになるので、中間部材３は反転付勢手段１２の力
（および第二の形状記憶合金１４ｂ）によって中間部材
ストッパ５に当接されるまで反時計方向に回動されて行
き、中間部材ストッパ５に当接される位置、すなわち第
二の安定位置に停止する。

【００４９】また、前記第一の実施例においては、外部
からの力により、操作端部材７が一方の安定位置から他
方の安定位置に回動された場合には、中間部材３も反転
されてしまうので、前記外部の力がなくなっても、操作
端部材７および中間部材３は元の安定位置に戻ることは
ない。図１２は、この現象を例示したものであり、外部
からの力により操作端部材７が実線で示す第一の操作端
部材安定位置から一点鎖線で示す第二の操作端部材安定
位置へ回動されると、ピン１０とピン１１とを結ぶ直線
（反転付勢手段１２の力の作用線）が中間部材回動軸２
とピン１０（中間部材３に対する反転付勢手段１２の力
の作用点）とを結ぶ直線を越えた時点で中間部材３に対
する反転付勢手段１２の付勢力の向きが反転するため、
中間部材３が実線で示す第一の中間部材安定位置から一
点鎖線で示す第二の中間部材安定位置に反転されてしま
う。したがって、前記外部の力がなくなっても、操作端
部材７および中間部材３は元の第一の操作端部材安定位
置および第一の中間部材安定位置に戻ることはない。勿
論、逆に、外部からの力により操作端部材７が第二の操
作端部材安定位置から第一の操作端部材安定位置へ回動
されたときも、同様にして中間部材３が第二の中間部材
安定位置から第一の中間部材安定位置に反転されてしま
い、前記外部の力がなくなっても、操作端部材７および
中間部材３は元の第二の操作端部材安定位置および第二
の中間部材安定位置に戻ることはない。

【００６２】アクチュエータ本体１には、中間部材回動
軸２の下方において、スライド凹部２６が設けられてお
り、このスライド凹部２６にはスイッチ作動部材２７が
図上上下方向に移動可能に嵌合されている。このスイッ
チ作動部材２７はスライド凹部２６の上端とアクチュエ
ータ本体１に固定されたストッパ２８，２９とにより、
その移動範囲を制限されている。前記スイッチ作動部材
２７にはスイッチ操作片３０が設けられている。第一お
よび第二の形状記憶合金１４ａ，１４ｂの一端部はスイ
ッチ作動部材２７に立設されたピン１６，１７を介して
それぞれスイッチ作動部材２７に固定されている。前記
スイッチ作動部材２７に立設されたピン６０とアクチュ
エータ本体１に立設されたピン３１との間には引張コイ
ルばねからなる過負荷防止用ばね３２が介装されてお
り、この過負荷防止用ばね３２はスイッチ作動部材２７
を下方、すなわち巻き掛け部１３から遠ざかる方向に付
勢している。

【００６７】なお、ストッパ２８，２９は必ずしも設け
なくてもよいが、本実施例のように設けておくと、スイ
ッチ作動部材２７と巻き掛け部１３との間の距離の上限
を設定することができ、これにより、前記上限を設けな
い場合におけるように過大な負荷が作用していないとき
にも両方の形状記憶合金にある程度以上の張力が作用
し、中間部材３が中央付近で安定しやすくなってアクチ
ュエータの動作が不安定になることを防止できる。

【００７０】また、図２６に示されるように、一方の形
状記憶合金（図では第一の形状記憶合金１４ａ）が十分
に冷却している状態において、他方の形状記憶合金（図
では第二の形状記憶合金１４ｂ）が加熱されると、中間
部材３が回動し、前記第一実施例および第五実施例の場
合と同様に操作端部材７（図示せず）が反転する（この
場合、反転付勢手段１２に抗して中間部材３が若干図上
下方に移動され、中間部材回動軸２が相対的に長穴４２
の中間部に若干移動するようになっていてもよいし、中
間部材３が図上下方に移動せず、回動軸２が長穴４２の
一端に偏倚したままの状態となるようになっていてもよ
い）。

【００７１】また、図２７に示されるように、一方の形
状記憶合金（図では第二の形状記憶合金１４ｂ）がまだ
十分冷却されていないうちに他方の形状記憶合金（図で
は第一の形状記憶合金１４ａ）が加熱状態とされたとき
は、反転付勢手段１２に抗して中間部材３が図上下方に
移動され、中間部材回動軸２が相対的に長穴４２の他端
（図上上端）の方にある程度移動することにより、巻き
掛け部１３と第一および第二の形状記憶合金１４ａ，１
４ｂの反対側の端部との間の距離がある程度短くなるの
で、第一および第二の形状記憶合金１４ａ，１４ｂに過
大な負荷が作用するのを防止することができる。また、
前記のように中間部材回動軸２が相対的に長穴４２の他
端（図上上端）の方にある程度移動することにより、形
状記憶合金の形状回復力が一時的に反転付勢手段１２に
蓄えられる。その後、一方の形状記憶合金が冷却する
と、前記中間部材３の下方移動のため、中間部材３の回
動の当初、冷却した方の形状記憶合金は中間部材３が回
転しやすい方向に緩む（なお、図２６の場合も、中間部
材回動軸２が相対的に若干移動するようになっている場
合には、同様に、中間部材３の回動当初に、冷却して収
縮していない形状記憶合金の方が中間部材３が回転しや
すい方向に緩む）。

【００７５】図３１は本発明の第八実施例を示してい
る。本実施例においては、アクチュエータ本体（図示せ
ず）に固定された回動部材回動軸４３には回動部材４４
の中央部が回動を可能に支持されている。この回動部材
４４には２つのプーリー４５，４６がそれぞれ回転可能
に支持されており、これらのプーリー４５，４６は回動
部材回動軸４３を間に挟むように配置されている。ここ
において、本実施例では、回動部材４４およびプーリー
４５，４６が可動当接体を構成している。回動部材４４
と前記アクチュエータ本体１との間には引張コイルばね
からなる過負荷防止用ばね３２が介装されており、この
ばね３２は回動部材４４を図上時計方向に付勢すること
により、プーリー４６，４５を第一および第二の形状記
憶合金１４ａ，１４ｂに押圧し、これらの形状記憶合金
１４ａ，１４ｂを伸張させようとするようになってい
る。前記アクチュエータ本体１に固定されたストッパ６
６は、回動部材４４が所定以上図上時計方向に回動でき
ないように回動部材４４の回動範囲を制限しており、こ
れにより第一および第二の形状記憶合金１４ａ，１４ｂ
を所定以上伸張させないように制限している。他の構成
は前記第一実施例と同様とされている（対応する部品は
同一符号で示している）。

【００７８】図３２は本発明の第九実施例を示してい
る。本実施例においては、アクチュエータ本体１（図示
せず）に固定された一対の回動部材回動軸４７，４８に
はそれぞれ回動部材４９，５０が回動を可能に支持され
ている。これらの回動部材４９，５０には部分的な歯車
部分５１，５２が設けられており、これらの歯車部分５
１，５２を互いに噛み合わされている。各回動部材４
９，５０にはそれぞれプーリー５３，５４が回転可能に
支持されている。ここにおいて、本実施例では、回動部
材４９，５０およびプーリー５３，５４が可動当接体を
構成している。回動部材４７，４８間には引張コイルば
ねからなる過負荷防止用ばね３２が介装されており、こ
のばね３２は図上回動部材４９を時計方向、回動部材５
０を反時計方向に付勢することにより、プーリー５４，
５３を第一および第二の形状記憶合金１４ａ，１４ｂに
押圧し、これらの形状記憶合金１４ａ，１４ｂを伸張さ
せようとするようになっている。前記アクチュエータ本
体１に固定されたストッパ５５は、回動部材５０が所定
以上図上反時計方向に回動できないように回動部材５０
の回動範囲を制限しており、これにより第一および第二
の形状記憶合金１４ａ，１４ｂを所定以上伸張させない
ように制限している。図示していないが、他の構成は前
記第一実施例と同様とされている。

【００８２】この実施例は、単安定型アクチュエータを
構成するものであり、基本的には前記第一実施例の双安
定型アクチュエータにおける第二の形状記憶合金１４ｂ
を中間部材復帰付勢手段５６に置き換えた構成とされて
いる。これを詳しく説明すると、アクチュエータ本体１
には中間部材回動軸２が立設されており、この中間部材
回動軸２にはＬ字形をなした中間部材３の屈曲部が該中
間部材回動軸２を中心として回動可能に支持されてい
る。前記アクチュエータ本体１にはピン状の中間部材ス
トッパ４および５が互いに間隔を置いて固定されてお
り、中間部材３はその回動範囲を図３５のように中間部
材ストッパ５に当接する中間部材安定位置と、図３７の
ように中間部材ストッパ４に当接する中間部材一時反転
位置との間に制限されている。前記中間部材３の一端部
に立設されたピン５７とアクチュエータ本体１に立設さ
れたピン５８との間には引張コイルばねからなる中間部
材復帰付勢手段５６が介装されており、この中間部材復
帰付勢手段５６は中間部材３を中間部材安定位置に向か
って（すなわち図３５〜３７における反時計方向に）付
勢している。前記アクチュエータ本体１には操作端部材
回動軸６が立設されており、この操作端部材回動軸６に
は直線形のレバー状の操作端部材７の一端部が該操作端
部材回動軸６を中心として回動可能に支持されている。
前記アクチュエータ本体１にはピン状の操作端部材スト
ッパ８および９が互いに間隔を置いて固定されており、
操作端部材７はその回動範囲を図３５のように操作端部
材ストッパ９に当接する操作端部材安定位置と、図３７
のように操作端部材ストッパ８に当接する操作端部材一
時反転位置との間に制限されている。

【００９４】また、前記各実施例においては、反転付勢
手段は、操作端部材の所定箇所と中間部材の所定箇所と
を互いに近づけるよう付勢しているが、互いに遠ざける
ように付勢する構成としてもよい。

【００９５】また、前記各実施例においては、反転付勢
手段をコイルばねにより構成しているが、反転付勢手段
をコイルばね以外の板ばね等のばねや、気体を利用した
ばね等の他の種のばねとしてもよいし、反転付勢手段を
ゴム弾性を有するゴム弾性体により構成してもよい。ま
た、操作端部材および中間部材の所定箇所にそれぞれ磁
石（永久磁石または電磁石）を設けたり、操作端部材お
よび中間部材の所定箇所の一方に磁石、他方に磁性体を
設け、これらを反転付勢手段としてもよい。

【００９６】

【図面の簡単な説明】

【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図であ
る。

【図１８】前記第四実施例を示す背面図である。

【図２２】前記第五実施例を示す背面図である。

【符号の説明】１アクチュエータ本体２中間部材回動軸３中間部材（スイッチ作動部材）６操作端部材回動軸７操作端部材１２反転付勢手段（過負荷防止用ばね）１３巻き掛け部１４形状記憶合金１４ａ第一の形状記憶合金１４ｂ第二の形状記憶合金２７スイッチ作動部材３２過負荷防止用ばね３３過負荷防止スイッチ３８電源３９第一の駆動スイッチ４０第二の駆動スイッチ４２長穴４４回動部材（可動当接体）４５，４６プーリー（可動当接体）４９，５０回動部材（可動当接体）５３，５４プーリー（可動当接体）５６中間部材復帰付勢手段

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

【手続補正５】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２１】

【手続補正６】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２３】

【手続補正７】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２４】

【手続補正８】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２５】

【手続補正９】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２６

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２６】

【手続補正１０】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２７

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２７】

【手続補正１１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２８

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２８】

【手続補正１２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２９

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２９】

【手続補正１３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３０

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３０】

【手続補正１４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３１】

【手続補正１５】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３２】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】操作端が２つの安定位置を有する双安定
型形状記憶合金アクチュエータであって、第一の操作端部材安定位置と第二の操作端部材安定位置
との間を移動可能な操作端部材と、第一の中間部材安定
位置と第二の中間部材安定位置との間を移動可能な中間
部材と、形状回復力を発生したとき、前記中間部材を前
記第一の中間部材安定位置に向かって動かすように前記
中間部材に連係された第一の形状記憶合金と、形状回復
力を発生したとき、前記中間部材を前記第二の中間部材
安定位置に向かって動かすように前記中間部材に連係さ
れた第二の形状記憶合金と、前記操作端部材の所定箇所
と前記中間部材の所定箇所とを互いに近づくようにまた
は遠ざけるように付勢する反転用付勢手段とを有してな
り、前記操作端部材が前記第一の操作端部材安定位置にある
ときは、前記中間部材が所定の中立位置より前記第一の
中間部材安定位置側にある間は、前記操作端部材は前記
反転用付勢手段により前記第一の操作端部材安定位置に
向かって付勢されているが、前記中間部材が前記中立位
置を越えて前記第二の中間部材安定位置側に移動する
と、前記操作端部材は前記反転用付勢手段により逆に前
記第二の操作端部材安定位置に向かって付勢されるよう
になる一方、前記操作端部材が前記第二の操作端部材安
定位置にあるときは、前記中間部材が所定の中立位置よ
り前記第二の中間部材安定位置側にある間は、前記操作
端部材は前記反転用付勢手段により前記第二の操作端部
材安定位置に向かって付勢されているが、前記中間部材
が前記中立位置を越えて前記第一の中間部材安定位置側
に移動すると、前記操作端部材は前記反転用付勢手段に
より逆に前記第一の操作端部材安定位置に向かって付勢
されるようになるように構成されている形状記憶合金ア
クチュエータ。
【請求項２】前記操作端部材は、前記第一の操作端部
材安定位置と前記第二の操作端部材安定位置との間を回
動可能とされている請求項１記載の形状記憶合金アクチ
ュエータ。
【請求項３】前記中間部材は、前記第一の中間部材安
定位置と前記第二の中間部材安定位置との間を回動可能
とされている請求項１または２記載の形状記憶合金アク
チュエータ。
【請求項４】前記中間部材は該中間部材と一体的に回
動する巻き掛け部を有し、前記第一および第二の形状記
憶合金はワイヤ状とされていて、所定温度範囲に加熱さ
れると記憶している長さに戻ろうとする形状回復力を発
生して収縮するようになっており、かつそれぞれ形状回
復力を発生したとき前記中間部材が回動されるように、
前記前記巻き掛け部に巻き掛けられるようになっている
請求項１，２または３記載の形状記憶合金アクチュエー
タ。
【請求項５】前記中間部材は該中間部材に設けられた
長穴を回動軸に嵌合されることにより回動可能とされて
おり、前記反転付勢手段は前記回動軸を相対的に前記長
穴の一端側に偏倚させ、前記第一および第二の形状記憶
合金を伸張させようとする方向に前記中間部材を付勢す
る請求項４記載の形状記憶合金アクチュエータ。
【請求項６】可動であって、前記第一および第二の形
状記憶合金に当接する部分を有する可動当接体と、この
可動当接体を前記一および第二の形状記憶合金に、より
強く押圧して前記第一および第二の形状記憶合金を伸張
させようとする方向に前記可動当接体を付勢する過負荷
防止用ばねとを有する請求項４記載の形状記憶合金アク
チュエータ。
【請求項７】前記中間部材は、前記第一の中間部材安
定位置と前記第二の中間部材安定位置との間を直線的に
移動可能とされている請求項１または２記載の形状記憶
合金アクチュエータ。
【請求項８】前記反転用付勢手段はばねである請求項
１，２，３，４，５，６または７記載の形状記憶合金ア
クチュエータ。
【請求項９】前記反転用付勢手段はゴム弾性を有する
ゴム弾性体である請求項１，２，３，４，５，６または
７記載の形状記憶合金アクチュエータ。
【請求項１０】前記反転用付勢手段は磁石と磁石との
組み合わせまたは磁石と磁性体との組み合わせである請
求項１，２，３，４，５，６または７記載の形状記憶合
金アクチュエータ。
【請求項１１】前記第一および第二の形状記憶合金に
それぞれ通電する通電手段と、前記第一の形状記憶合金
および（または）第二の形状記憶合金に所定以上の負荷
が掛かったときに前記通電手段からの前記第一の形状記
憶合金および（または）第二の形状記憶合金に対する通
電を停止する過負荷防止スイッチとを有してなる請求項
１，２，３，４，５，６，７，８，９または１０記載の
形状記憶合金アクチュエータ。
【請求項１２】前記過負荷防止スイッチはリミットス
イッチを構成しており、前記過負荷防止スイッチに対し相対的に移動可能で、こ
の相対的移動により前記過負荷防止スイッチをオン、オ
フするようになっており、かつ前記第一の形状記憶合金
および（または）第二の形状記憶合金に負荷が掛かる
と、前記過負荷防止スイッチをオフすることとなる方向
に移動されようとするように前記第一および（または）
第二の形状記憶合金に連係されたスイッチ作動部材と、
このスイッチ作動部材を前記過負荷防止スイッチをオン
することとなる方向に付勢する過負荷防止用ばねとを有
し、前記第一の形状記憶合金および（または）第二の形状記
憶合金に所定以上の負荷が掛かったときは、前記スイッ
チ作動部材が前記過負荷防止用ばねに抗して所定以上相
対的に移動し、前記過負荷防止スイッチをオフし、前記
通電手段からの前記第一の形状記憶合金および（また
は）第二の形状記憶合金に対する通電を停止する請求項
１１記載の形状記憶合金アクチュエータ。
【請求項１３】操作端が１つの安定位置を有する単安
定型形状記憶合金アクチュエータであって、操作端部材安定位置と操作端部材一時反転位置との間を
移動可能な操作端部材と、中間部材安定位置と中間部材
一時反転位置との間を移動可能な中間部材と、形状回復
力を発生したとき、前記中間部材を前記一時反転位置に
向かって動かすように前記中間部材に連係された形状記
憶合金と、前記中間部材を前記中間部材安定位置に向か
って付勢する中間部材復帰付勢手段と、前記操作端部材
の所定箇所と前記中間部材の所定箇所とを互いに近づく
ようにまたは遠ざけるように付勢する反転用付勢手段と
を有してなり、前記操作端部材が前記操作端部材安定位置にあるとき、
前記中間部材が所定の中立位置より前記中間部材安定位
置側にある間は、前記操作端部材は前記反転用付勢手段
により前記操作端部材安定位置に向かって付勢されてい
るが、前記中間部材が前記中立位置を越えて前記中間部
材一時反転位置側に移動すると、前記操作端部材は前記
反転用付勢手段により逆に前記操作端部材一時反転位置
に向かって付勢されるようになる一方、前記操作端部材
が前記操作端部材一時反転位置にあるとき、前記中間部
材が所定の中立位置より前記中間部材一時反転位置側に
ある間は、前記操作端部材は前記反転用付勢手段により
前記操作端部材一時反転位置に向かって付勢されている
が、前記中間部材が前記中立位置を越えて前記中間部材
安定位置側に移動すると、前記操作端部材は前記反転用
付勢手段により逆に前記操作端部材安定位置に向かって
付勢されるようになるように構成されている形状記憶合
金アクチュエータ。
【請求項１４】前記操作端部材は、前記操作端部材安
定位置と前記操作端部材一時反転位置との間を回動可能
とされている請求項１３記載の形状記憶合金アクチュエ
ータ。
【請求項１５】前記中間部材は、前記中間部材安定位
置と前記中間部材一時反転位置との間を回動可能とされ
ている請求項１３または１４記載の形状記憶合金アクチ
ュエータ。
【請求項１６】前記中間部材は該中間部材と一体的に
回動する巻き掛け部を有し、前記形状記憶合金はワイヤ
状とされていて、所定温度範囲に加熱されると記憶して
いる長さに戻ろうとする形状回復力を発生して収縮する
ようになっており、かつ形状回復力を発生したとき前記
中間部材が回動されるように、前記巻き掛け部に巻き掛
けられるようになっている請求項１３，１４または１５
記載の形状記憶合金アクチュエータ。
【請求項１７】前記中間部材は該中間部材に設けられ
た長穴を回動軸に嵌合されることにより回動可能とされ
ており、前記反転付勢手段は前記回動軸を相対的に前記
長穴の一端側に偏倚させ、前記形状記憶合金を伸張させ
ようとする方向に前記中間部材を付勢する請求項１６記
載の形状記憶合金アクチュエータ。
【請求項１８】可動であって、前記形状記憶合金に当
接する部分を有する可動当接体と、この可動当接体を前
記形状記憶合金に、より強く押圧して前記形状記憶合金
を伸張させようとする方向に前記可動当接体を付勢する
過負荷防止用ばねとを有する請求項１６記載の形状記憶
合金アクチュエータ。
【請求項１９】前記中間部材は、前記中間部材安定位
置と前記中間部材一時反転位置との間を直線的に移動可
能とされている請求項１３または１４記載の形状記憶合
金アクチュエータ。
【請求項２０】前記反転用付勢手段はばねである請求
項１３，１４，１５，１６，１７，１８または１９記載
の形状記憶合金アクチュエータ。
【請求項２１】前記反転用付勢手段はゴム弾性を有す
るゴム弾性体である請求項１３，１４，１５，１６，１
７，１８または１９記載の形状記憶合金アクチュエー
タ。
【請求項２２】前記反転用付勢手段は磁石と磁石との
組み合わせまたは磁石と磁性体との組み合わせである請
求項１３，１４，１５，１６，１７，１８または１９記
載の形状記憶合金アクチュエータ。
【請求項２３】前記形状記憶合金に通電する通電手段
と、前記形状記憶合金に所定以上の負荷が掛かったとき
に前記通電手段からの前記形状記憶合金に対する通電を
停止する過負荷防止スイッチとを有してなる請求項１
３，１４，１５，１６，１７，１８，１９，２０，２１
または２２記載の形状記憶合金アクチュエータ。
【請求項２４】前記過負荷防止スイッチに対し相対的
に移動可能で、この相対的移動により前記過負荷防止ス
イッチをオン、オフするようになっており、かつ前記形
状記憶合金に負荷が掛かると、前記過負荷防止スイッチ
をオフすることとなる方向に移動されようとするように
前記形状記憶合金に連係されたスイッチ作動部材と、こ
のスイッチ作動部材を前記過負荷防止スイッチをオンす
ることとなる方向に付勢する過負荷防止用ばねとを有
し、前記形状記憶合金に所定以上の負荷が掛かったとき
は、前記スイッチ作動部材が前記過負荷防止用ばねに抗
して所定以上相対的に移動し、前記過負荷防止スイッチ
をオフし、前記通電手段からの前記形状記憶合金に対す
る通電を停止する請求項２３記載の形状記憶合金アクチ
ュエータ。
【請求項２５】前記形状記憶合金は、形状回復可能な
ひずみ領域内で低温での変形に力を必要としないかまた
はほとんど必要としない特性を有する形状記憶合金であ
る請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，
１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７，１８，１
９，２０，２１，２２，２３または２４記載の形状記憶
合金アクチュエータ。