JP2006189045A - 過剰応力に対する保護機能を備えた形状記憶アクチュエータデバイス - Google Patents

Abstract

【課題】過剰応力に対する保護機能を備えた形状記憶アクチュエータデバイスを提供する。
【解決手段】本発明の形状記憶アクチュエータデバイスは、予め設定された閾値を超える軸方向の負荷が形状記憶部材2に加わった時、その形状記憶部材への電気供給を中断する手段を有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、ケーブル又はロッドの形状であり一端部が被制御部材に接続された被伸長部材を含むタイプの形状記憶アクチュエータデバイスに関し、そのデバイスは、
被伸長部材の少なくとも一部が形状記憶材料で構成され、その材料は被制御部材を制御するために加熱により形状が変化するものであり、
電流を供給して加熱することにより被伸長形状記憶部材を横移動させる電気供給回路を有する。

上述のタイプの形状記憶アクチュエータデバイスは、本願の出願人により、WO03/003137 A1公報で提案されたものである。そのデバイスの改良が、欧州特許出願No.EP-A-1 443 227と欧州特許出願No.04425373.0の主題を形成するものであり、いずれも本願の出願人の名前で出願されている（本願の出願時点では後者はまだ公開されていない）。

以前に提案されたデバイスをさらに改良するため、本発明の主題は、上記公報で指摘された特徴をすべて含む形状記憶アクチュエータデバイスにあり、該デバイスが、デバイスの動作時において、形状記憶部材にかかる軸方向負荷について予め設定された閾値を超える過剰応力を検出するセンサ手段を有することをさらなる特徴とするものである。

さらなる特徴として、上記センサ手段が、軸方向に変形可能な易変形（compliant）部材を備え、伸長された形状記憶部材の上記一端部と被制御部材との間に動作可能に配置され、上記易変形部材は、予め設定された閾値を超える負荷がかかった時に、伸長された形状記憶部材の上記一端部の動きが上記の被制御部材に伝わらないように、軸方向負荷の上記閾値からの過剰応力に対し軸方向に変形可能に配置されている。

さらなる好ましい特徴として、上述の易変形部材は、形状記憶部材の上記一端部に接続された第１部分と被制御部材に動作可能に接続された第２部分との間に軸方向に配置された、バネ、好ましくはコイルバネである。

好ましい態様においては、アクチュエータデバイスは、さらに、形状記憶部材の軸方向負荷の上記閾値からの過剰応力を上記センサ手段が検出した時、形状記憶部材への電気供給を中断する手段を備える。上記の電気供給を中段する手段は電気接触部を有し、それは供給回路内に挿入され、かつ軸方向負荷の上記閾値からの過剰応力に対し上記易変形部材が変形した時には互いに離反する接触部材から構成されている。

前述の好ましい態様にまた戻ると、上記電気接触部の第１接触部材は形状記憶部材の上記一端部に接続された第１部分により保持される一方、第２接触部材は被制御部材に動作可能に接続された第２部分により保持され、それにより形状記憶部材の動作時に上記易変形部材の変形により、第１部分が第２部分に置き換わり、上記の電気接触部を開放する。

さらなる好ましい特徴として、前述のバネを規制する認識（envisaged）手段をさらに有し、その手段は形状記憶部材への電気供給を中断するデバイスを作動させて閾値による規制を可能とする。後者は、一本の形状記憶ワイヤ、又は多数の伸長された部材、例えば、互いに平行に配置された多数の形状記憶ワイヤでも構成することができる。

さらに、本発明の特徴及び利点は、添付された図面の図版（plate）を参照し確実な記載から明らかになるであろう。それは限定とならない実施例により純粋に用意されたものである。

図１には、以前提案したアクチュエータの、自動車のハッチバックドア又は後部トランクのロックの制御への応用例が示されている。

いくつかの熟慮された規則があり、それにより、製造者は、偶然に自動車の中に閉じ込められた人間がハッチバックドアを開けられるように、自動車の内側からロックを手で操作できるような方法を設けざるを得ない。図示した例では、リング100を用いてアクチュエータを手で操作することができ、そのリングはリング101を介して可撓性アクチュエータデバイスの外装（sheath）3に接続されている。外装3の上にはブッシュ102が固定され、そのブッシュは、ハッチバックドアのロックデバイスの構造部104の一部をなす固定された停止部（detent）103を支持するように配置されている。外装3に固定されたブッシュ102と停止部103との協働動作により、作動方向とは反対の方向に外装3が移動するのを防止する。外装3の内部には、形状記憶材料から成る可撓性ケーブル2（もちろん、可撓性ケーブルの代わりに剛性ケーブルを備えたデバイスを用いることも可能である）が配置されており、その可撓性ケーブルは一方の端部2aが円筒体5に固定され、その円筒体はロック104の外殻の壁の中に形成されたスリット105を通して、ロック（不図示）の被制御部材に接続されている。形状記憶ケーブルを短くする目的で、形状記憶ケーブル2の両端部に電気的な圧力を加えるため、さらに電気供給手段（不図示）が設けられている。アクチュエータを手で操作してリング100を動かすと、機械的な引力が外装3を通して伝達され、図２においては右側の方向に働き、それによりブッシュ102を固定された停止部103から離間するように移動させる。リング11が外装3の端部に固定されているので、そのリングは円筒体5の内部空洞の端面5aに支持され、外装3が移動すると、それに対応して円筒体5も移動することができる。後者の移動は、前述のようにスリット105を通しての通過接続により円筒体5に接続された、被制御部材を結果的に作動させる。

その代わり、電気的な動作では、形状記憶ケーブル2が短くなっている間は、ブッシュ102と固定された停止部103との係合により外装3は左方向に移動することができないので、外装3の上を円筒体5が滑り（バネ200の力に打ち勝って、リング11は対照（contrast）面5aから離れる）、そしてまた被制御部材が作動する。

手でアクチュエータを操作する場合に、機械的伝達部材としてアクチュエータデバイスの外装を用いることの利点は、可撓性形状記憶ケーブルが偶然に破損した場合でも、デバイスの動作をこのようにして常に保証できるという事実にある。

図１に示す以前に提案された解決策において、ケーブル2と外装3との間に、合成材料から成り外装３に結合及び固定された離間層106が配置されていることを示すことができる。その層は離間する機能だけを有しており、それ故、デバイスが動作している間、可撓性ケーブルが相対的に移動することを可能としている。

図２に示す既に提案された解決策においては、異なるタイプの構造体が可撓性ケーブルに付随している。この場合においても、形状記憶材料から成る可撓性ケーブル2とそれに対応する可撓性外装3との間に、離間層106が設けられており、その離間層は図に示すように金属の外装で構成されている。図１の解決策との相違は、本ケースでは、形状記憶材料2から成るケーブルの上にコーティング層110が成形されており、その層は形状記憶ケーブル2に付着しており、かつエラストマー−シリコーン材料又は合成材料から選択され、これにより電流をオフした後のケーブル2の冷却と、コーティング層110の弾性的戻り効果によりケーブル2をその静止配置に戻すことを容易にしている。

コーティング層110はケーブル2に付着しており、その長手方向に配置されたバネの働きをし、作動によりケーブル2が短くなった時には圧縮力を受け、その結果、その弾性的戻りによりケーブルが静止位置に戻るのを容易にする。

形状記憶ケーブルはどのような形状であっても良い。さらに、同じコーティングの中に互いに平行に配置された多数の形状記憶ケーブルを共押出することもできる。さらにU字型のケーブルも可能であり、それは上向き部と下向き部を備え、ケーブルの両端が互いに隣接しており、他のものの間で、ケーブルと電気供給手段との間の電気接続を容易に行なえるという利点を有する。

図３と４では、図１及び２と共通する部分については同じ参照番号を付している。図３と４は、形状記憶ケーブルの端部2aに隣接するアクチュエータの細部を拡大して示している。図３と４の例では、実際に認識された２つの形状記憶ワイヤ2が示されており、それらは、互いに平行に配置されており、弾性シリコーンの外装110の中に埋め込まれ、それぞれの端部2aは２つの金属体202a,202bに固定されており、金属体202a,202bが埋め込まれた電気絶縁性材料300のブッシュからはその表面の端部は離れている。絶縁ブッシュ300は、端部フランジ300aを有している。弾性シリコーンの外装を、端面106aを有する筒状の金属ガイド106の内部に配置することもできる。端面106aと絶縁ブッシュ300との間に、易変形安全部材210をコイルバネの形状で軸方向に設けることが好ましい。端部2aから離れた２つのワイヤの端部を、電気供給回路の２つの端子にそれぞれ接続する。２つの接触部材202a,202bが、カップ状部材221の底壁に保持された接触部材220と接触すると回路は閉じる。ここでカップ状部材は軸方向に位置調整可能に（ねじ込み又はローレットカップリング222により）金属ガイド106に固定されたものである。カップ状部材221の軸方向の位置を金属ガイド106に対して調整できるので、安全部材210の負荷を適宜調整することができる。カップ状部材221は被制御部材に動作可能に接続されている。

デバイスの動作を以下に説明する。電気が供給されると、形状記憶ワイヤ2の２つの伸びが収縮し、接触部202a,202bを図における左方向に移動させる。加えられた負荷が弾性部材210の閾値よりも小さい場合には、弾性部材210は変形せず、ハーフブッシュの動きをカップ状部材221に伝達し、それにより被制御部材に伝達する。ワイヤの作動後、形状記憶ワイヤ2への軸方向の負荷が前述の予め設定された閾値を超える場合、弾性部材210が変形し、それによりカップ状部材221へ動きを伝達することなく、接触部材202a,202bが図４における左方向へ移動する。上記の相対運動は、２つの接触部材202a,202bを接触部材220から引き離し、その結果、電気供給を中断させる。

前述の配置により、形状記憶アクチュエータデバイスを過度の機械的応力や過度の電気供給から保護することができる。電気供給の中断により、形状記憶部材はその静止位置に戻る。

図５は、一本の形状記憶ワイヤ2を含む変形例を示している。図５及び図３と４は、対応する部材には同じ参照番号を付けている。その変形例では、一本のワイヤ2はその端部に固定された金属端部202を有しており、その金属端部は部材221の底部と接触している。バネ210が変形していない時には、電流はワイヤ2を流れて端部202に至り、そこから部材221と外装106の本体を流れ、電気供給の他端部に戻る。合成材料から成る外装106を用いることも可能であるが、電気回路を閉じるための金属パスを設ける必要がある。カップ状部材221についても同様である。絶縁ブッシュ400は、バネ210及びその中に配置されている金属端部202と、外側に配置されている外装106との間に同心状に配置されている。

もちろん、本発明の原理を損なうことなく、構造及び態様の細部は本発明から逸脱することなく、例示として記載及び図示されたものに関し、広い範囲で変更可能である。

本願の出願人により以前に提案されたアクチュエータデバイスの一実施例の部分断面斜視図であり、国際特許出願No.WO03/003137の図５に実質的に対応する。 アクチュエータの形状記憶ケーブル形成部の部分断面斜視図であり、欧州特許出願No.EP-A-1 443 227で既に提案された解決策に基づくものである。 異なる動作状態における本発明のアクチュエータデバイスの細部を示す。 異なる動作状態における本発明のアクチュエータデバイスの細部を示す。 図４の細部の一変形例を示す斜視図である。

Claims (11)

1. ケーブル又はロッドの形状で一端部（2a）が被制御部材に接続された被伸長部材（2）を備え、被伸長部材（2）の少なくとも一部が形状記憶材料で構成され、該材料は被制御部材を制御する目的で加熱により形状が変化し、かつ被伸長部材（2）に電流を供給して加熱することにより横移動させる電気供給回路を有する、アクチュエータデバイスであって、
   予め設定された軸方向負荷の閾値からの過剰応力を動作時に検出するセンサ手段（210）を有することを特徴とするアクチュエータデバイス。
2. 上記センサ手段が、被伸長部材の上記端部（2a）と被制御部材との間に動作可能に設けられ軸方向に変形容易な易変形部材（210）を有し、上記易変形部材（210）は軸方向の上記閾値を超える負荷に対し軸方向に変形可能であり、予め設定された閾値を越える負荷が加わると被伸長部材（2）の上記端部（2a）の動きを上記被制御部材に伝達しないように配置されている請求項１記載のアクチュエータデバイス。
3. 上記易変形部材（210）がバネである請求項２記載のアクチュエータデバイス。
4. 上記易変形部材（210）が、被伸長部材の上記端部（2a）に接続された第１部分（202）と被制御部材に動作可能に接続された第２部分（106）との間であって軸方向に配置されたコイルバネである請求項３記載のアクチュエータデバイス。
5. 上記センサ手段（210）が形状記憶材料の上記閾値を超える過剰応力を検知した時、形状記憶部材（2）への電気供給を中断する中断手段を有する請求項２から４のいずれか一つに記載のアクチュエータデバイス。
6. 上記中断手段が、供給回路の中に配置され２つの接触部材（202; 202a, 202b; 220）により構成された電気接触部を有しており、軸方向負荷の上記閾値を超える負荷により上記易変形部材（210）が変形した時にはそれらは互いに遠ざかるように配置されている請求項５記載のアクチュエータデバイス。
7. 上記電気接触部の第１接触部材を形状記憶部材（2）の上記端部（2a）に接続された第１部分（202; 202a; 202b）で構成する一方、第２接触部材（220）を被制御部材に動作可能に接続された第２部分（221）に保持せしめ、これにより形状記憶部材（2）の作動時には上記易変形部材（210）を変形させて、第１部分を第２部分に対して移動させることにより電気接触を開放するようにした請求項６記載のアクチュエータデバイス。
8. 上記形状記憶部材（2）が端面（106a）を有する筒状ガイド（106）の内部に配置され、かつ上記易変形部材（210）が筒状ガイド（106）の上記端面（106a）と絶縁ブッシュ（300）のフランジ（300a）との間に動作可能に配置されている請求項７記載のアクチュエータデバイス。
9. 上記第２接触部材（220）が、上記第１接触部材（220）の底壁に保持され、かつ上記筒状ガイド（106）に位置調整可能に接続された部材（221）の一部をなす請求項８記載のアクチュエータデバイス。
10. バネ（210）の負荷を規制する認識された手段（222）を有する請求項３記載のアクチュエータデバイス。
11. 上記の伸長された形状記憶部材が、平行に配置された１以上の形状記憶ワイヤ（2）を有する請求項１から１０のいずれか一つに記載のアクチュエータデバイス。

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