JP7362993B2

JP7362993B2 - アクチュエータ

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Publication number: JP7362993B2
Application number: JP2019162837A
Authority: JP
Inventors: 武憲相川
Original assignee: Foster Electric Co Ltd
Current assignee: Foster Electric Co Ltd
Priority date: 2019-09-06
Filing date: 2019-09-06
Publication date: 2023-10-18
Anticipated expiration: 2039-09-06
Also published as: JP2021042673A

Description

この発明は、形状記憶合金の熱による収縮性を利用して振動を発生させるアクチュエータに関する。

例えば、スマートフォンのような携帯端末や、いわゆるＶＲ（仮想現実）のゲーム機器等において使用者に振動を伝達するアクチュエータ（振動装置）が搭載されているものがある。皮膚の触感を利用したユーザインターフェースとしてのこの種のアクチュエータは小型軽量であって、加速度が大きいとユーザに対し強い触感を与えることができるので、大きな加速度が得られることが望ましい。

この種のアクチュエータとしては形状記憶合金を用い、移動部材を固定子側から離反、近接させ振動を発生させるものがある。

上記のアクチュエータとしては、例えば特許文献１から３が存在する。

特許文献１から３は導電性の形状記憶合金からなるワイヤを有し、通電での発熱、非通電での冷却によるワイヤの伸縮作用によって固定子に対し移動子を離反させたり、元の位置に復帰させたりすることにより振動を発生させる。

特許第６０４６９８０号特開２０１９－２３７３号公報特開２０１９－９０３５４号公報

このようなアクチュエータは、ワイヤの収縮により固定子から離反した移動子を元の位置に復帰させるために、移動子を固定子側に押さえ付ける方向に付勢力を与える。

例えば特許文献１では、移動子の両端部において、段付きネジを固定子に螺着して、段付きネジに挿通される圧縮コイルバネを圧縮することで、移動子を固定子側に押し付ける付勢力を与えている。

また、特許文献２では、固定子が長手方向両端部に移動子（可動子）より長いはみ出し部を備え、はみ出し部において付勢部材（板ばね）の一端を雄ねじ部材により固定し、付勢部材の他端において移動子を押さえることで付勢力を与えている。

しかし、特許文献１や特許文献２では、移動子の片側を押えるために、特許文献１では段付きネジと圧縮コイルバネの２部品を、特許文献２では付勢部材と雄ねじ部材の２部品を、それぞれ必要とする。このため、部品点数が多く、組み立て工数も増加し、部品の取り扱いに伴う工程が複雑化する。また、特許文献１や特許文献２の構成では、段付きネジや雄ねじ部材を取り付けるためのスペースを確保するため、アクチュエータが長手方向や短手方向に大型化する。

一方、特許文献３では、移動子の上面に係合される第１の係合部と、固定子の下面に係合される第２の係合部と、これら第１、第２の係合部を連結する第１、第２の連結部とを備えた固定子移動子一体化用バネにより、移動子を固定子側に押し付ける付勢力を与えている。このような構成により、特許文献３は、上記特許文献１、２よりもアクチュエータの長手方向及び短手方向の大きさを縮小できる。

しかし、この固定子移動子一体化用バネは、取り付けの際、第２の係合部に対して第１の係合部を押し広げ、移動子と固定子の組立体の長手方向外側から中央側に押し込んで第１の係合部及び第２の係合部を係合させる必要がある。このような取り付け方法であると、第２の係合部に対して第１の係合部を押し広げ過ぎると固定子移動子一体化用バネが塑性変形し、付勢力を付与できなくなる場合がある。また、固定子移動子一体化用バネの組付け前の組立体の状態を安定した状態で保持することは難しく、固定子移動子一体化用バネを組立体の長手方向外側から中央側に押し込んでいく間に、移動子と固定子が分離してしまう場合もある。このように、特許文献３のアクチュエータにおいても組み立てが複雑である。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、大型化を抑え、部品点数及び組み立て工数を削減し、且つ容易に組み立てることができるアクチュエータを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係るアクチュエータでは、固定子と、この固定子と対向し、固定子に対し近接離反自在に設けられた移動子と、この移動子と前記固定子との間に配置された形状記憶合金からなる収縮可能なワイヤと、前記固定子の側面に係合する一対の第１係合部と、前記移動子の前記固定子との対向面とは逆側の面に係合する第２係合部と、該第２係合部と各第１係合部との間を連結する一対の連結部と、を有し前記固定子と前記移動子を対向方向に押し付けるバネ部材と、を備える。

上記アクチュエータにおいて、前記固定子の両側面には、前記第１係合部に係合する係合片が形成されていてもよい。

上記アクチュエータにおいて、前記移動子の前記固定子との対向面とは逆側の面には、前記第２係合部と係合する係合溝が形成されていてもよい。

上記アクチュエータにおいて、前記一対の第１係合部どうしの間隔は、前記第２係合部と前記各連結部との接続部どうしの間隔よりも小さくてもよい。

上記アクチュエータにおいて、前記バネ部材は、前記固定子を短手方向内側に押圧してもよい。

上記アクチュエータにおいて、前記バネ材は、前記移動子を短手方向内側に押圧してもよい。

上記アクチュエータにおいて、前記バネ材はプレス成形品であってもよい。

本発明によれば、アクチュエータの大型化を抑え、部品点数及び組み立て工数を削減し、且つ容易に組み立てることができる。

本発明の動作原理であって形状記憶合金からなるワイヤが冷えた状態を示す説明図である。同本発明の動作原理であってワイヤが熱により縮み移動子を押し上げた状態を示す説明図である。同本発明の動作原理であってワイヤが固定子によって冷却され移動子に働く付勢力により移動子が元の位置に戻った状態を示す説明図である。本発明の第１実施形態に係るアクチュエータの全体斜視図である。本発明の第１実施形態に係るアクチュエータの分解斜視図である。プレス成形バネの斜視図である。本発明の第１実施形態に係るアクチュエータの要部拡大斜視図である。プレス成形バネの取り付け前の要部正面図である。プレス成形バネの取り付け後の要部正面図である。図９のＩ－Ｉ線に沿う断面図である。プレス成形バネの部品セットの一例を示す斜視図である。本発明の第２実施形態に係るアクチュエータの全体斜視図である。ワイヤ成形バネの斜視図である。

まず本発明の実施形態に先立ち、図１～図３に添って本実施形態に用いられるアクチュエータの動作原理について説明する。

図１において、１はアクチュエータを構成する主要部材の一つである固定子、２は移動子である。３は形状記憶合金からなるワイヤであり、固定子１と移動子２との間に配置される。４は形状記憶合金からなるワイヤ３に接続された電線、５は電源、６はオン、オフ用の電源スイッチで、オンすれば形状記憶合金からなるワイヤ３は通電される。図１はスイッチ６がオフとなっており、電流がオフであって移動子２が固定子１側に近接している状態を示す。

図２ではスイッチ６がオンされワイヤ３が通電された状態を示す。ワイヤ３に電流が流れてワイヤ３が発熱することでワイヤ３は縮み、ワイヤ３がピンと張ることで白抜き矢印で示すように、移動子２を固定子１から離反させる方向の推力が発生し、移動子２が固定子１から離れる方向に移動する。

スイッチ６をオフにすればワイヤ３に電流が流れなくなりワイヤ３が冷却される。図３に示すように、移動子２には白抜き矢印の方向に付勢力が働いているのでワイヤ３が伸び、再び移動子２は白抜き矢印で示すように固定子１側に位置し、図１に示す元の状態となる。これらの一連の動作を繰り返すことにより振動が発生する。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について説明する。図４は第１実施形態に係るアクチュエータＡ１の全体斜視図、図５は分解斜視図である。まず、これら図４、図５を参照して第１実施形態のアクチュエータＡ１の全体構成を説明する。

図中の１０は固定子で、２０は図示の状態において前記固定子１０の上方に対向配置された移動子であり、その間に形状記憶合金からなるワイヤ３０が設けられている。これは図１～図３に示した固定子１、移動子２、ワイヤ３に対応し、これらを組み立てた状態が図４に示されている。

固定子１０及び移動子２０は絶縁性熱伝導体であり、絶縁性のある放熱性樹脂からなる。固定子１０及び移動子２０を構成する材料は、絶縁性及び放熱性の高い材料を用いるのが好ましい。特に放熱性樹脂には主に耐熱性が高く耐摩耗性、寸法安定性に優れた熱可塑性樹脂であるポリフェニレンサルファイド（以下、ＰＰＳ）が好適である。さらに、放熱性樹脂を固定子１０や移動子２０に用いる場合は、ＰＰＳに熱伝導性を高める熱伝導性フィラーの微粒子を分散させて使用すると、ワイヤ３０の放熱性がさらに向上しアクチュエータＡ１の繰り返し反応速度の向上に効果的である。なお、固定子１０及び移動子２０を構成する材料として、放熱性の良いアルミニウムなどの金属材料に絶縁処理を施したものを用いてもよい。放熱性樹脂としては、前記ＰＰＳの他にポリアミド系合成樹脂を使用してもよい。

図４及び図５に示すように、固定子１０は、Ｙ方向（長手方向）に細長い略直方体の形状をなしている。また、固定子１０の上面（移動子２０と対向する面）は、固定子側窪み部１１と固定子側突起部１２とがＹ方向に交互に形成された波状部分を有している。なお、本実施形態では固定子側窪み部１１が６つ、固定子側突起部１２が５つ形成されているが、固定子側窪み部１１及び固定子側突起部１２の数はこれに限られるものではない。

図５に示すように、固定子側窪み部１１は底面１１ａが固定子１０のＹ方向に第１の曲率で湾曲した凹弧状に形成されている。さらに固定子側窪み部１１には、Ｙ方向に直行するＸ方向（短手方向）の中央部に、底面１１ａから突出した固定子側突出片１１ｂが形成されている。この固定子側突出片１１ｂの頂面は、固定子１０のＹ方向に底面１１ａと同じ第１の曲率で湾曲した凹弧状をなしている。

また、固定子側突起部１２は頂面１２ａが固定子１０のＹ方向に第１の曲率よりも大きい（即ち、曲率半径が小さい）第２の曲率で湾曲した凸弧状に形成されている。さらに固定子側突起部１２には、Ｘ方向の中央部に、頂面１２ａから窪んだ固定子側溝部１２ｂが形成されている。この固定子側溝部１２ｂの底面は、固定子１０の長手方向に頂面１２ａと同じ第２の曲率で湾曲した凸弧状をなしている。

このように固定子１０の波状部分には、Ｘ方向中央部に固定子側突出片１１ｂと固定子側溝部１２ｂとが交互に形成され、Ｘ方向両側部の底面１１ａと頂面１２ａとが形成する波状部分の波形状よりも高低差の小さい波形状が形成されている。なお、固定子側突出片１１ｂ及び固定子側溝部１２ｂの各角部分はＲ面取り加工及びＲ溝加工が施されている。

移動子２０もまた、固定子１０と同様にＹ方向に細長い略直方体の形状をなしている。また、移動子２０の下面（固定子１０と対向する面）には、移動子側窪み部２１及び移動子側突起部２２がＹ方向に交互に形成された波状部分を有している。なお、本実施形態では移動子側窪み部２１が５つ、移動子側突起部２２が６つ形成されているが、移動子側窪み部２１及び移動子側突起部２２の数はこれに限られるものではない。

また、移動子側窪み部２１は、図には示されていないが固定子側窪み部１１と同様に、底面が移動子２０のＹ方向に固定子１０の底面１１ａと同じ第１の曲率で湾曲した凹弧状に形成されている。さらに移動子側窪み部２１には、Ｘ方向の中央部に、底面から突出した移動子側突出片が形成されている。この移動子側突出片の頂面は、移動子２０のＹ方向に底面と同じ第１の曲率で湾曲した凹弧状をなしている。

図１０に示すように、移動子側突起部２２は頂面２２ａが移動子２０のＹ方向に固定子１０の頂面１２ａと同じ第２の曲率で湾曲した凸弧状に形成されている。さらに、移動子側突起部２２には、Ｘ方向の中央部に、頂面２２ａから窪んだ移動子側溝部２２ｂが形成されている。この移動子側溝部２２ｂの底面は、移動子２０のＹ方向に頂面２２ａと同じ第２の曲率で湾曲した凹弧状をなしている。

このように移動子２０の波状部分には、Ｘ方向中央部に移動子側突出片と移動子側溝部２２ｂとが交互に形成され、Ｘ方向両側部の底面と頂面２２ａとが形成する波状部分の波形状よりも高低差の小さい波形状が形成されている。なお、移動子側突出片及び移動子側溝部２２ｂの各角部分はＲ面取り加工及びＲ溝加工が施されている。

固定子１０の波状部分と移動子２０の波状部分はワイヤ３０を間に挟持して互いに係合可能である。具体的には図４に示すように、固定子側窪み部１１に移動子側突起部２２が係合し、移動子側窪み部２１に固定子側突起部１２が係合する。こうして、ワイヤ３０は、固定子側窪み部１１の固定子側突出片１１ｂと移動子側突起部２２の移動子側溝部２２ｂとの間、及び、移動子側窪み部２１の移動子側突出片と固定子側突起部１２の固定子側溝部１２ｂとの間に収容される。また、このように固定子側窪み部１１と移動子側突起部２２、及び移動子側窪み部２１と固定子側突起部１２が係合することで、固定子１０と移動子２０との間のＸ方向及びＹ方向の動きが規制され、固定子１０に対する移動子２０のＺ方向の移動が円滑に案内される。

ワイヤ３０はニッケル・チタン合金のような形状記憶合金からなる。図５に示すように、ワイヤ３０は、非通電状態において、固定子１０及び移動子２０の各突出片１１ｂ及び各溝部１２ｂ、２２ｂにより形成される波形状に対応した波形状となり、この各突出片１１ｂ及び各溝部１２ｂ、２２ｂの間に位置するよう配置される。

ワイヤ３０の両端部は、固定子１０のＹ方向両端部に形成された端子台１３にて端子４０を介し取り付けられる。４１は端子４０の一端側に設けられたワイヤ取付部である。このワイヤ取付部４１にはワイヤ３０を挿通して固定する溝ａが形成されている。

また、ワイヤ取付部４１はワイヤ３０を溝aに挿通した状態でクランク状にカシメることによってワイヤ３０を固定しており、このクランク状の形状によりワイヤ３０が伸縮動作する際のゆるみを防止する。

端子４０の他端側は端子台１３に固定される端子基部４４が形成されている。端子基部４４にはネジ挿通用の孔ｂが２つ形成されているとともに、電線（図示せず）を通して接続するための電線接続孔４５が形成されている。

また、固定子１０の各端子台１３にも同じくネジ挿通用の孔ｃが２つ形成されている。そして、ネジ４６が端子４０の孔ｂ及び端子台１３の孔ｃに挿通され、端子台１３の下面側に位置するネジ固定部材４７のネジ孔ｄに螺着される。

なお、１４は固定子１０の端子台１３のＹ方向内側上部に形成されたワイヤガイド部である。このワイヤガイド部１４は一対の突部からなり、突部間にワイヤ３０の直線部分が挿通、案内され、ワイヤ取付部４１側に引き出される。

５０はプレス加工により成形されたプレス成形品のプレス成形バネである。このプレス成形バネ５０は、固定子１０の両側面１０ａに係合する一対の第１係合部５１と、移動子２０の上面２０ｂ（固定子１０との対向面とは逆側の面）に係合する第２係合部５２と、当該第１係合部５１及び第２係合部５２を連結する一対の連結部５３とを有し、固定子１０と移動子２０を対向方向に押し付けるバネ部材である。

ここで図６、図７を参照すると、図６にはプレス成形バネ５０の斜視図が示され、図７には本発明の第１実施形態に係るアクチュエータＡ１の要部拡大斜視図が示されている。以下、これら図６、図７も参照してアクチュエータＡ１のプレス成形バネ５０及び当該プレス成形バネ５０の取付部分を説明する。なお、プレス成形バネ５０は移動子２０のＹ方向両端部分にそれぞれ設けられ、各プレス成形バネ５０と移動子２０及び固定子１０との取付構造は同じであるため、図４、図５における右側のプレス成形バネ５０の取付構造について説明し、左側のプレス成形バネ５０の取付構造については説明を省略する。

図６に示すように、プレス成形バネ５０の一対の第１係合部５１は、Ｚ方向に延びており、基端が各連結部５３の一端に接続されている。第２係合部５２は、Ｘ方向に延び、両端が各連結部５３の他端に接続されている。

連結部５３は、側面視において略Ｃ字状をなしている。具体的には、第１係合部５１と接続された一端からＹ方向内側に延びる第１腕部５３ａと、第１腕部５３ａの他端からＺ方向上側に延びる第２腕部５３ｂと、第２腕部５３ｂの上端からＹ方向外側に延びて第２係合部５２と接続される第３腕部５３ｃとからなる。なお、これら各部５１、５２、５３ａ、５３ｂ、５３ｃの接続部分はそれぞれ湾曲している。連結部５３の形状は略Ｃ字状に限定されるものではなく、Ｖ字状やＭ字状、その他の形状としてもよい。

また、図６に示すように、本実施形態のプレス成形バネ５０は、第１係合部５１側のＸ方向における間隔Ｓ１が、第２係合部５２側のＸ方向における間隔Ｓ２よりも小さくなっている（Ｓ１＜Ｓ２）。詳細には、Ｘ方向において、一対の第１係合部５１どうしの間隔Ｓ１が、第２係合部５２と各連結部５３との接続部どうしの間隔Ｓ２よりも小さい。

図７に示すように、固定子１０のＸ方向の両側面１０ａには、プレス成形バネ５０の取付位置に対応して、Ｘ方向内側にオフセットした固定子側幅狭部１５が形成されている。また、移動子２０のＸ方向の両側面２０ａには、プレス成形バネ５０の取付位置に対応して、Ｘ方向内側にオフセットした移動子側幅狭部２３が形成されている。

固定子側幅狭部１５には、プレス成形バネ５０の第１係合部５１及び連結部５３の一部と係合する外側係合片１６と、連結部５３の一部と係合する内側係合片１７が形成されている。これら外側係合片１６と内側係合片１７は、固定子側幅狭部１５から突出し、固定子１０の側面１０ａと同一平面又はその側面１０aよりもＸ方向内側に形成されている。

アクチュエータＡ１においては、固定子側幅狭部１５は、固定子１０のＹ方向において最も外側の１番目の固定子側突起部１２１（１２）から隣接する２番目の固定子側突起部１２２（１２）の側面にかけて形成されている。固定子１０のＹ方向外側に位置している外側係合片１６は、最もＹ方向外側の１番目の固定子側突起部１２１の側面に形成されており、固定子１０のＹ方向内側に位置している内側係合片１７は、Ｙ方向外側から２番目の固定子側突起部１２２の側面に形成されている。外側係合片１６及び内側係合片１７の上部（対向面側）はＺ方向上方に向けて突出量が少なくなる傾斜面１６ａ、１７ａが形成されており、各係合片１６、１７の側面と固定子側幅狭部１５との間が傾斜面１６ａ、１７ａで接続されている。さらに、外側係合片１６のＹ方向外側の下角部、及び内側係合片１７のＹ方向内側の下角部には面取部１６ｂ、１７ｂが形成されている。

外側係合片１６のＹ方向外側の側壁及びＺ方向下側の側壁並びに内側係合片１７のＹ方向内側の側壁及びＺ方向下側の側壁と、固定子側幅狭部１５を囲む周壁との間に、プレス成形バネ５０の第１係合部５１、第１腕部５３ａ、第２腕部５３ｂが配置可能である。

移動子側幅狭部２３は、移動子２０の側面２０ａにおいて、最もＹ方向外側の１番目の移動子側窪み部２１１（２１）から隣接する２番目の移動子側窪み部２１２（２１）にかけて形成されている。なお、本実施形態の移動子側幅狭部２３は、移動子側突起部２２に至る位置までは形成されていないが、例えばＹ方向外側から２番目の移動子側突起部２２２（２２）の側面にまで移動子側幅狭部２３が延びていてもよい。また、Ｙ方向外側から２番目の移動子側突起部２２２の上部は、外側係合片１６及び内側係合片１７の上部と同様に傾斜面２２２ａが形成されている。

移動子の上面２０ｂ（対向面と逆側の面）には、プレス成形バネ５０の第２係合部５２と係合する係合溝２４が形成されている。図４及び図５等に示すように、係合溝２４はＸ方向に沿って形成され、移動子２０の一方の側面２０ａから他方の側面２０ａにかけて形成されている。

続いて、図８から図１１を参照すると、図８にはプレス成形バネ５０の取り付け前の組立体の要部正面図が示され、図９にはプレス成形バネ５０の取り付け後のアクチュエータＡ１の要部正面図が示され、図１０には図９のＩ－Ｉ線に沿う断面図が示され、図１１にはプレス成形バネ５０の部品セットの斜視図が示されている。以下、これら図８から図１１も参照してアクチュエータＡ１のプレス成形バネ５０の取り付け方法や作用効果について説明する。

図８に示すように、プレス成形バネ５０は、固定子１０に移動子２０が組み付けられた組立体に、移動子２０のＺ方向上方（対向面とは逆側）から固定子１０側に向けて移動させることで取り付けられる。

詳しくは、プレス成形バネ５０の一対の第１係合部５１及び第１腕部５３ａを移動子側幅狭部２３から固定子側幅狭部１５へと移動させる。この際、第１係合部５１及び第１腕部５３ａをＸ方向に少し拡げるか、移動子側突起部２２の傾斜面２２２ａと外側係合片１６及び内側係合片１７の傾斜面１６ａ、１７ａに沿わせることで、外側係合片１６及び内側係合片１７を容易に乗り越えさせることができる。そして、第１係合部５１及び第１腕部５３ａを外側係合片１６及び内側係合片１７に係合させる。つまり、第１係合部５１を外側係合片１６のＺ方向外側の側壁に当接させ、第１腕部５３ａを外側係合片１６及び内側係合片１７のＺ方向下側の側壁に当接させる。また、第２係合部５２を移動子２０の係合溝２４に係合させることで、プレス成形バネ５０の取り付けは完了する。

プレス成形バネ５０は、図８に示すように固定子１０と移動子２０の組立体への取り付け前においては、第１係合部５１と第２係合部５２はＺ方向において近接した状態にある。これに対して、図９に示すように（図８の点線でも示す）、プレス成形バネ５０は、組立体への取り付け後には第１係合部５１と第２係合部５２はＺ方向において取り付け前よりも離隔する。

これにより、プレス成形バネ５０の元の形に戻ろうとする力（弾性力）が、第２係合部５２においては図９の白抜き矢印Ｐ１に示すように、移動子２０を固定子１０側に押さえつける付勢力となる。一方、第１係合部５１においては図９の白抜き矢印Ｐ２に示すように外側係合片１６の側壁を押圧する力となり、プレス成形バネ５０のＹ方向内側への移動を制限する。ワイヤ３の通電時に移動子２０が固定子１０から離れる方向のＺ方向上側に移動すると、移動子２０に係合する第２係合部５２も上側に移動するが、第１係合部５１は外側係合片１６の側壁に当接しているので移動することなく定位置に保持される。このため、移動子２０の振動時において、移動子２０にはプレス成形バネ５０により安定した付勢力が付加される。なお、矢印として図示しないが、プレス成形バネ５０の第１腕部５３ａも弾性力により外側係合片１６及び内側係合片１７のＺ方向下側の側壁を押圧しており、これによりプレス成形バネ５０が固定子１０に対して確実に係止されるとともに、第１係合部５１を外側係合片１６に安定して当接させることができる。

また、外側係合片１６及び内側係合片１７に面取部１６ｂ、１７ｂが形成されていることで、プレス成形バネ５０の第１係合部５１と第１腕部５３ａの間の湾曲した接続部等に外側係合片１６や内側係合片１７が接触することがなく、固定子１０の側面１０ａにプレス成形バネ５０を容易に取り付けることができる。また、プレス成形バネ５０の第１係合部５１や第１腕部５３ａが外側係合片１６及び内側係合片１７に片当たりすることがなく、不要な応力集中が生じるのを防ぐことができる。なお、本実施形態のアクチュエータＡ１の固定子１０では、外側係合片１６と内側係合片１７との２つの係合片を形成したが、係合片を１つとすることも可能である。このように、係合片の大きさを変更し、第１係合部５１と固定子１０の係合片との係止範囲を調整することにより、プレス成形バネ５０が移動子２０に付与する付勢力を適宜変更可能である。

図８から図１０ではアクチュエータＡ１の一方のプレス成形バネ５０について説明したが、他方のプレス成形バネ５０も同様に取り付けられる。このように一対のプレス成形バネ５０をＺ方向上方側から下方側に移動させるだけで、固定子１０と移動子２０の組立体に容易に取り付け可能であるから、プレス成形バネ５０を塑性変形させたり、取り付け最中に組立体を分離させたりするおそれがなく、容易に組み立てることができる。

さらに、図１０に示すように、固定子側幅狭部１５は、固定子１０の側面１０ａに対するＸ方向内側へのオフセット量Ｏｆ１が、プレス成形バネ５０の第１係合部５１及び連結部５３のＸ方向の厚みＷｓ以上である。このため、プレス成形バネ５０を固定子１０に係止した際に、第１係合部５１及び連結部５３が固定子１０の側面１０ａより外側に突出することがない。また、移動子側幅狭部２３は、移動子２０の側面２０ａに対するＸ方向内側へのオフセット量Ｏｆ２が、対応する位置にあるプレス成形バネ５０の連結部５３の厚みＷｓ以上であり、当該連結部５３及び第２係合部５２の取付位置におけるプレス成形バネ５０の幅Ｗ４が、移動子２０の両側面２０ａの間の幅Ｗ３と同一か、又は幅Ｗ３よりも小さい。このため、プレス成形バネ５０を移動子２０に係止した際に、第２係合部５２及び連結部５３が移動子２０の側面２０ａより外側に突出することがない。したがって、アクチュエータＡ１の大型化を抑えることができる。また、移動子２０の上面２０ｂには、第２係合部５２と係合する係合溝２４が形成されていることで、Ｚ方向における突出も抑えることができ、且つ第２係合部５２の位置ずれを防止することができる。（※新たに追加した請求項３の効果）

また、プレス成形バネ５０の第１係合部５１側の間隔Ｓ１は、固定子１０の両固定子側幅狭部１５の間の幅Ｗ１より小さいため（Ｗ１＞Ｓ１）、Ｘ方向の弾性力により第１係合部５１及び第１腕部５３ａが固定子側幅狭部１５を押圧して挟持する。これにより、プレス成形バネ５０が固定子１０に係止され、プレス成形バネ５０を安定して保持できる。

一方で、プレス成形バネ５０の第２係合部５２側の間隔Ｓ２は、移動子２０の両移動子側幅狭部２３の間の幅Ｗ２よりも大きいため（Ｗ２＜Ｓ２）、移動子２０のＸ方向の動きをプレス成形バネ５０で拘束することはない。これにより、固定子側窪み部１１と移動子側突起部２２、及び移動子側窪み部２１と固定子側突起部１２との係合による固定子１０と移動子２０との間のＸ方向の動きの規制に対する不必要な干渉を防ぐことができる。したがって、移動子２０の移動がプレス成形バネ５０と移動子２０の側面２０ａとの接触による摩擦により拘束されることがないので、移動子２０のＺ方向への移動を小さな力で円滑に案内でき、アクチュエータＡ１の消費電力を小さくできる。

さらに、本実施形態のプレス成形バネ５０は、プレス成形品であるので、一部分の形状を部分的に太くしたり、部分的に細くしたりする等の種々の形状を容易に形成できる。例えば、第１係合部５１と連結部５３との接続部等の応力集中が起こりやすい部分の形状を太くして補強することも容易である。

また、プレス成形バネ５０は、フープ材等の一枚の金属板から複数のプレス成形バネ５０を成形可能である。例えば、図１１に示すように、プレート部６０に、複数のプレス成形バネ５０が接続部６１を介して接続された部品セットを成形可能である。部品セットは、一枚の金属板から、プレート部６０とプレス成形バネ５０とが接続部６１により接続された形をせん断加工により打ち抜くとともに、曲げ加工することで成形可能である。そして、プレス成形バネ５０を組立体に取り付ける際には、接続部６１からプレス成形バネ５０を切り離せばよい。

このように、プレス加工により複数のプレス成形バネ５０を容易に成形可能である。また、プレス成形バネ５０は、プレート部６０に複数接続された形で成形できるので、部品の取り回し性がよく、プレス成形バネ５０の納入や組み立て工程への投入が容易となる。

以上のように第１実施形態に係るアクチュエータＡ１によれば、上述したプレス成形バネ５０を用いることで、大型化を抑え、部品点数及び組み立て工数を削減し、且つ容易に組み立てることができる。

（第２実施形態）
次に第２実施形態に係るアクチュエータＡ２について、図１２、図１３を用いて説明する。図１２は本発明の第２実施形態に係るアクチュエータＡ２の全体斜視図、図１３はワイヤ成形バネ７０の斜視図である。なお、第２実施形態のアクチュエータＡ２は、第１実施形態のアクチュエータＡ１のプレス成形バネ５０をワイヤ成形バネ７０に代えたものであり、他の構成は共通である。以下、第１実施形態のアクチュエータＡ１と共通の構成については同じ符号を付して説明を省略する。

図１２に示すように、ワイヤ成形バネ７０は、アクチュエータＡ２において移動子２０のＹ方向の両端部分にそれぞれ設けられている。詳しくは、ワイヤ成形バネ７０は、固定子１０の側面１０ａに係合する一対の第１係合部７１と、移動子２０の上面２０ｂ（固定子１０との対向面とは逆側の面）に係合される第２係合部７２と、当該第１係合部７１及び第２係合部７２を連結する一対の連結部７３とを有し、固定子１０と移動子２０を対向方向に押し付けるバネ部材である。

図１３に示すように、ワイヤ成形バネ７０はプレス成形バネ５０と形状は同様である。詳しくは、一対の第１係合部７１は、Ｚ方向に延びており、基端が連結部７３の一端に接続されている。第２係合部７２は、Ｘ方向に延び、両端が連結部７３の他端に接続されている。

連結部７３は、側面視において略Ｃ字状をなしている。具体的には、図１３に示すように、第１係合部７１と接続された一端からＹ方向内側に延びる第１腕部７３ａと、第１腕部７３ａの他端からＺ方向上側に延びる第２腕部７３ｂと、第２腕部７３ｂの上端からＹ方向外側に延びて第２係合部７２と接続される第３腕部７３ｃとからなる。なお、これら各部７１、７２、７３ａ、７３ｂ、７３ｃの接続部分はそれぞれ湾曲している。連結部７３の形状は略Ｃ字状に限定されるものではなく、Ｖ字状やＭ字状、その他の形状としてもよい。

また、第２実施形態のワイヤ成形バネ７０は第１係合部７１側のＸ方向における間隔Ｓ３が、第２係合部７２側のＸ方向における間隔Ｓ４よりも小さい（Ｓ３＜Ｓ４）。詳細には、アクチュエータＡ２のＸ方向において、一対の第１係合部７１どうしの間隔Ｓ３が、第２係合部７２と各連結部７３との接続部どうしの間隔Ｓ４よりも小さい。

ワイヤ成形バネ７０は、第１実施形態のプレス成形バネ５０と同様に、固定子１０と移動子２０の組立体に対してＺ方向に移動させるだけで取り付けることができる。また、ワイヤ成形バネ７０の組立体への取り付けの際に、ワイヤ成形バネ７０が塑性変形したり、取り付け最中に組立体が分離したりするおそれがなく、アクチュエータＡ２を容易に組み立てることができる。その他、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

また、ワイヤ成形バネ７０は、ワイヤ材を曲げ加工することで成形可能であり、１つ１つのワイヤ成形バネ７０を容易に製作できる。

以上のように第２実施形態に係るアクチュエータＡ２についても、ワイヤ成形バネ７０を用いることで、大型化を抑え、部品点数及び組み立て工数を削減し、且つ容易に組み立てることができる。

以上で本発明の実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。

例えば上記実施形態では、プレス成形バネ５０の第２係合部５２側の間隔Ｓ２は、移動子側幅狭部２３よりも大きい（Ｗ２＜Ｓ２）が、バネ部材の第２係合部側の間隔を移動子側幅狭部よりも小さくしてもよい。つまり、バネ部材の第２係合部及び第３腕部により移動子側幅狭部を押圧するよう挟持してもよい。これにより、アクチュエータＡ１、Ａ２とは異なり、固定子側窪み部と移動子側突起部、及び移動子側窪み部と固定子側突起部との係合により固定子と移動子との間のＸ方向の動きを規制し、固定子に対する移動子のＺ方向への移動を案内する構造を有していないアクチュエータであっても、バネ部材によって移動子のＸ方向の動きを規制し、移動子のＺ方向への移動を円滑に案内することができる。

また、上記実施形態では、バネ部材は、第１係合部を固定子に係止し、第２係合部を移動子に係止するように構成したが、第１係合部を移動子に係止し、第２係合部を固定子に係止してもよく、この場合も上記実施形態と同様の効果が得られる。

Ａ１、Ａ２アクチュエータ
１、１０固定子
２、２０移動子
３、３０ワイヤ
１１固定子側窪み部
１１ａ底面
１１ｂ固定子側突出片
１２固定子側突起部
１２ａ頂面
１２ｂ固定子側溝部
１５固定子側幅狭部
１６外側係合片
１６ａ傾斜面
１６ｂ面取部
１７内側係合片
１７ａ傾斜面
１７ｂ面取部
２０ａ側面
２０ｂ上面
２１移動子側窪み部
２２移動子側突起部
２２ａ頂面
２２ｂ移動子側溝部
２３移動子側幅狭部
２４係合溝
５０プレス成形バネ
５１、７１第１係合部
５２、７２第２係合部
５３、７３連結部
５３ａ、７３ａ第１腕部
５３ｂ、７３ｂ第２腕部
５３ｃ、７３ｃ第３腕部
７０ワイヤ成形バネ

Claims

固定子と、
この固定子と対向し、固定子に対し近接離反自在に設けられた移動子と、
この移動子と前記固定子との間に配置された形状記憶合金からなる収縮可能なワイヤと、
前記固定子の側面に係合する一対の第１係合部と、前記移動子の前記固定子との対向面とは逆側の面に係合する第２係合部と、該第２係合部と各第１係合部との間を連結する一対の連結部と、を有し前記固定子と前記移動子を対向方向に押し付けるバネ部材と、
を備え、
前記固定子の両側面には、前記第１係合部に係合する係合片が形成されているアクチュエータ。
固定子と、
この固定子と対向し、固定子に対し近接離反自在に設けられた移動子と、
この移動子と前記固定子との間に配置された形状記憶合金からなる収縮可能なワイヤと、
前記固定子の側面に係合する一対の第１係合部と、前記移動子の前記固定子との対向面とは逆側の面に係合する第２係合部と、該第２係合部と各第１係合部との間を連結する一対の連結部と、を有し前記固定子と前記移動子を対向方向に押し付けるバネ部材と、
を備え、
前記一対の第１係合部どうしの間隔は、前記第２係合部と前記各連結部との接続部どうしの間隔よりも小さいアクチュエータ。
前記バネ部材はプレス成形品である請求項１又は２に記載のアクチュエータ。
前記移動子の前記固定子との対向面とは逆側の面には、前記第２係合部と係合する係合溝が形成されている請求項１から３のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
前記バネ部材は、前記固定子を短手方向内側に押圧する請求項１から４のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
前記バネ部材は、前記移動子を短手方向内側に押圧する請求項１から５のいずれか一項に記載のアクチュエータ。