JPH09113658A - 形状記憶アクチュエータ - Google Patents
形状記憶アクチュエータInfo
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- JPH09113658A JPH09113658A JP21014396A JP21014396A JPH09113658A JP H09113658 A JPH09113658 A JP H09113658A JP 21014396 A JP21014396 A JP 21014396A JP 21014396 A JP21014396 A JP 21014396A JP H09113658 A JPH09113658 A JP H09113658A
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- Japan
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- wire
- shape memory
- memory actuator
- cooling medium
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
- F03G7/06—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like
- F03G7/065—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like using a shape memory element
-
- G—PHYSICS
- G12—INSTRUMENT DETAILS
- G12B—CONSTRUCTIONAL DETAILS OF INSTRUMENTS, OR COMPARABLE DETAILS OF OTHER APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G12B1/00—Sensitive elements capable of producing movement or displacement for purposes not limited to measurement; Associated transmission mechanisms therefor
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Details Of Measuring And Other Instruments (AREA)
- Micromachines (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 エネルギ供給が制限されている場合でも、大
きな作動力と比較的大きな作動行程をもって確実な予め
特定可能な作動を可能にする形状記憶アクチュエータを
提供する。 【解決手段】 本発明は、形状記憶合金から成る加熱可
能な制御部材を備えた、例えば宇宙飛行体の作動機構の
ための形状記憶アクチュエータに関するものであり、制
御部材が、複数のワインディングを成して配置された少
なくとも１本の細い線材１から成り、かつ、該線材１の
ワインディングが、相互に運動可能な偏向エレメント
２，３の周面に巻掛けられていることを特徴としてい
る。
きな作動力と比較的大きな作動行程をもって確実な予め
特定可能な作動を可能にする形状記憶アクチュエータを
提供する。 【解決手段】 本発明は、形状記憶合金から成る加熱可
能な制御部材を備えた、例えば宇宙飛行体の作動機構の
ための形状記憶アクチュエータに関するものであり、制
御部材が、複数のワインディングを成して配置された少
なくとも１本の細い線材１から成り、かつ、該線材１の
ワインディングが、相互に運動可能な偏向エレメント
２，３の周面に巻掛けられていることを特徴としてい
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、形状記憶合金から
成る加熱可能な制御部材を備えた、例えば宇宙飛行体の
作動機構のための形状記憶アクチュエータに関するもの
である。
成る加熱可能な制御部材を備えた、例えば宇宙飛行体の
作動機構のための形状記憶アクチュエータに関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】形状記憶合金は当該技術分野において公
知である。最も汎用されている形状記憶合金は、主たる
合金成分としてニッケルとチタン、並びに形状記憶合金
の挙動を実質的に規定する少量の別の添加成分を含んで
いる。形状記憶合金は、加熱により別のオーステナイト
結晶構造に変態する所定のマルテンサイト結晶構造を有
している。この結晶構造の変態によって、マルテンサイ
ト状態で強制されていた変形形状を可逆的に元に戻す形
状変化が生じる。従って、形状記憶合金から成る線材
は、先に伸長させた後に、オーステナイト変態温度より
高い温度に加熱されると再び収縮する。従来使用されて
いる材料ではこの伸縮度は最大約８％である。線材は伸
縮を阻止されると、可成りの力を発生する。
知である。最も汎用されている形状記憶合金は、主たる
合金成分としてニッケルとチタン、並びに形状記憶合金
の挙動を実質的に規定する少量の別の添加成分を含んで
いる。形状記憶合金は、加熱により別のオーステナイト
結晶構造に変態する所定のマルテンサイト結晶構造を有
している。この結晶構造の変態によって、マルテンサイ
ト状態で強制されていた変形形状を可逆的に元に戻す形
状変化が生じる。従って、形状記憶合金から成る線材
は、先に伸長させた後に、オーステナイト変態温度より
高い温度に加熱されると再び収縮する。従来使用されて
いる材料ではこの伸縮度は最大約８％である。線材は伸
縮を阻止されると、可成りの力を発生する。
【０００３】当該技術分野では、２方向運動、要するに
切換え機能を発揮できるように前記のような形状記憶合
金に前処理を施すことが公知になつている。このような
前処理を施した場合、形状記憶合金から成る構成部材
は、給熱又は冷却により発動されて、オーステナイト変
態温度の上方と下方の２つの状態の間を往復運動する。
この場合、大きな負荷サイクル数で負荷する事例のため
には最大約３．５％の伸縮歪みを利用することが可能で
ある。
切換え機能を発揮できるように前記のような形状記憶合
金に前処理を施すことが公知になつている。このような
前処理を施した場合、形状記憶合金から成る構成部材
は、給熱又は冷却により発動されて、オーステナイト変
態温度の上方と下方の２つの状態の間を往復運動する。
この場合、大きな負荷サイクル数で負荷する事例のため
には最大約３．５％の伸縮歪みを利用することが可能で
ある。
【０００４】総じて、予め規定可能な切換機能のために
適した加熱機構及び冷却機構を設けることは困難であ
る。しかも所要の作動力を得るためには形状記憶合金か
ら成る相当太い線材が必要である。太い線材を使用した
場合の欠点は、線材内に不均一な温度分布が生じ、従っ
て、複雑な構造材料の種々の構成成分が、予め特定でき
ないような発散挙動を示すことである。その上、形状記
憶合金は高価であり、従って材料の使用が経済的な理由
から著しく制約を受ける点も考慮されなければならな
い。
適した加熱機構及び冷却機構を設けることは困難であ
る。しかも所要の作動力を得るためには形状記憶合金か
ら成る相当太い線材が必要である。太い線材を使用した
場合の欠点は、線材内に不均一な温度分布が生じ、従っ
て、複雑な構造材料の種々の構成成分が、予め特定でき
ないような発散挙動を示すことである。その上、形状記
憶合金は高価であり、従って材料の使用が経済的な理由
から著しく制約を受ける点も考慮されなければならな
い。
【０００５】駆動部材が、ばねの形態で作用しかつ加熱
可能な多数の形状記憶材料から構成されている形式の作
動装置は、ドイツ連邦共和国特許出願公開第４２０９８
１５号明細書に基づいて公知である。前記の形状記憶材
料は、複数本の平行線材の形態でレバーに固定されてお
り、その結果、力の伝達時に運動行程増大のための一種
の連鎖原理が生じる。要するに、これらの平行に加熱さ
れる個々の単独線材は機械的に平行に又は互いに相前後
して接続されている。加熱すべき線材の場合１本の線材
を１本のレバーに固定すること自体が概ね厄介であり、
形状記憶線材の場合には特に困難であるので、多数の固
定点が存在するのは極めて問題である。
可能な多数の形状記憶材料から構成されている形式の作
動装置は、ドイツ連邦共和国特許出願公開第４２０９８
１５号明細書に基づいて公知である。前記の形状記憶材
料は、複数本の平行線材の形態でレバーに固定されてお
り、その結果、力の伝達時に運動行程増大のための一種
の連鎖原理が生じる。要するに、これらの平行に加熱さ
れる個々の単独線材は機械的に平行に又は互いに相前後
して接続されている。加熱すべき線材の場合１本の線材
を１本のレバーに固定すること自体が概ね厄介であり、
形状記憶線材の場合には特に困難であるので、多数の固
定点が存在するのは極めて問題である。
【０００６】変向ガイドローラを介してガイドされる形
状記憶材料から成る単独線材を使用する一種の滑車原理
がパンフレット”Toki Biometall Wire”に基づいて公
知になっている。ローラによる変向ガイドには同様に問
題がある。それというのは、このことのために回転可能
なエレメント、要するに変向ガイドローラが軸支・懸架
されなければならないからである。更に、多種多様の変
向ガイドローラを介してガイドされるこの種の構造は極
めて複雑であると共に、個々の線材部分を平行姿勢に維
持することが保証されなければならず、その上、相互に
運動し合うエレメント同士がロックする危険も多分にあ
る。
状記憶材料から成る単独線材を使用する一種の滑車原理
がパンフレット”Toki Biometall Wire”に基づいて公
知になっている。ローラによる変向ガイドには同様に問
題がある。それというのは、このことのために回転可能
なエレメント、要するに変向ガイドローラが軸支・懸架
されなければならないからである。更に、多種多様の変
向ガイドローラを介してガイドされるこの種の構造は極
めて複雑であると共に、個々の線材部分を平行姿勢に維
持することが保証されなければならず、その上、相互に
運動し合うエレメント同士がロックする危険も多分にあ
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、エネ
ルギ供給が制限されている場合でも、大きな作動力と比
較的大きな作動行程をもって確実な予め特定可能な作動
を可能にする形状記憶アクチュエータを提供することで
ある。
ルギ供給が制限されている場合でも、大きな作動力と比
較的大きな作動行程をもって確実な予め特定可能な作動
を可能にする形状記憶アクチュエータを提供することで
ある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明の構成手段は、制御部材が、複数のワインディ
ングを成して配置された少なくとも１本の細い線材から
成り、かつ、該線材のワインディングが、相互に運動可
能な偏向エレメントの周面に巻掛けられている点にあ
る。
の本発明の構成手段は、制御部材が、複数のワインディ
ングを成して配置された少なくとも１本の細い線材から
成り、かつ、該線材のワインディングが、相互に運動可
能な偏向エレメントの周面に巻掛けられている点にあ
る。
【０００９】
【作用】細い線材は加熱により迅速かつ均一に加熱され
る。細い線材の横断面内には、結晶変態を阻止する温度
勾配が生じることはない。所要の作動力を発生させるた
めに、細い線材が多数の巻数のワインディングを成して
配置されており、しかも該作動力はワインディング毎に
加算される。従って所定の作動力を、相応巻数のワイン
ディングによって発生させることが可能になる。細い線
材の１巻き分のワインディングの長さは、変態時に惹起
される最大変形量、ひいては最大可能制御行程を規定す
る。
る。細い線材の横断面内には、結晶変態を阻止する温度
勾配が生じることはない。所要の作動力を発生させるた
めに、細い線材が多数の巻数のワインディングを成して
配置されており、しかも該作動力はワインディング毎に
加算される。従って所定の作動力を、相応巻数のワイン
ディングによって発生させることが可能になる。細い線
材の１巻き分のワインディングの長さは、変態時に惹起
される最大変形量、ひいては最大可能制御行程を規定す
る。
【００１０】線材が電気的に絶縁されており、かつ通電
する電流により加熱可能であることにより、導電体内で
作用する電気的な抵抗に基づき線材の特に効果的な直接
加熱が可能となる。その場合、加熱動作は電気的な操作
量により制御されるのが有利である。この直接加熱によ
り、線材内の加熱が特に均一になり、従って、線材全長
にわたって並びに線材横断面全体にわたってオーステナ
イト変態温度が実質的に同時に得られる。
する電流により加熱可能であることにより、導電体内で
作用する電気的な抵抗に基づき線材の特に効果的な直接
加熱が可能となる。その場合、加熱動作は電気的な操作
量により制御されるのが有利である。この直接加熱によ
り、線材内の加熱が特に均一になり、従って、線材全長
にわたって並びに線材横断面全体にわたってオーステナ
イト変態温度が実質的に同時に得られる。
【００１１】線材のワインディングが、相互に運動可能
なエレメントの周面に巻掛けられている場合には、トリ
ガー機構、ロック・アンロック機構などの直接的な作動
は、運動可能な単数又は複数の偏向エレメントによって
得られる。該偏向エレメントの数及び配置は作動目的に
応じて種々異なった態様で構成することができる。例え
ば相互に運動可能な互いに対向して位置する２つの偏向
エレメントは、２つの偏向点を備えたリニアアクチュエ
ータを形成する。同様にまた、３つの偏向エレメントを
三角形に、４つの偏向エレメントを四角形に、或いは６
つの偏向エレメントを六角形に配置することも可能であ
る。例えば、六角形の線材ワインディングでは、変態に
基づいて発生する線材束の引張力が６つの同じセグメン
ト部分に６つの引張力対の形で作用する。この引張力対
は、各偏向点、要するに各偏向エレメントにおいて六角
形の中点へ向かう放射方向力を発生させる。これによ
り、例えば６つのロックエレメントを発動させるために
利用される６つの圧縮力が発生する。
なエレメントの周面に巻掛けられている場合には、トリ
ガー機構、ロック・アンロック機構などの直接的な作動
は、運動可能な単数又は複数の偏向エレメントによって
得られる。該偏向エレメントの数及び配置は作動目的に
応じて種々異なった態様で構成することができる。例え
ば相互に運動可能な互いに対向して位置する２つの偏向
エレメントは、２つの偏向点を備えたリニアアクチュエ
ータを形成する。同様にまた、３つの偏向エレメントを
三角形に、４つの偏向エレメントを四角形に、或いは６
つの偏向エレメントを六角形に配置することも可能であ
る。例えば、六角形の線材ワインディングでは、変態に
基づいて発生する線材束の引張力が６つの同じセグメン
ト部分に６つの引張力対の形で作用する。この引張力対
は、各偏向点、要するに各偏向エレメントにおいて六角
形の中点へ向かう放射方向力を発生させる。これによ
り、例えば６つのロックエレメントを発動させるために
利用される６つの圧縮力が発生する。
【００１２】線材のワインディングが、可動の偏向エレ
メントに係合接続によって固定されている場合には、形
状記憶合金から成る線材の伸縮歪みはマルテンサイト状
態への逆変態時にも活用することができる。従って、一
方の変態方向では圧縮力を、また他方の変態方向では引
張力を発生させる２方向効果が生じる。
メントに係合接続によって固定されている場合には、形
状記憶合金から成る線材の伸縮歪みはマルテンサイト状
態への逆変態時にも活用することができる。従って、一
方の変態方向では圧縮力を、また他方の変態方向では引
張力を発生させる２方向効果が生じる。
【００１３】制御部材を断熱する遮閉ケーシングを設け
ることによって、熱損失が殆ど生じなくなるので、アク
チュエータの作動速度は向上する。それゆえ、線材内に
供給される電流は最適に使用される。
ることによって、熱損失が殆ど生じなくなるので、アク
チュエータの作動速度は向上する。それゆえ、線材内に
供給される電流は最適に使用される。
【００１４】またマルテンサイト状態への逆変態を迅速
に行わせ得るようにするために、制御部材を冷却するた
めにアクティブな冷却手段を設けることが可能である。
断熱のために使用される遮閉ケーシングが気密に形成さ
れ、冷却媒体を通すための接続ポートを備えているのが
殊に有利である。遮閉ケーシングに設けられた一方の供
給ポートを通って流入する冷却媒体は線材と直接接触
し、次いで他方の排出ポートから流出する。冷却媒体は
熱伝導及び／又は対流によって線材からエネルギを吸収
し、これにより、形状記憶合金から成る線材を冷却す
る。総じて、このアクティブな冷却手段によって、アク
チュエータの作動頻度を著しく高めることが可能にな
る。
に行わせ得るようにするために、制御部材を冷却するた
めにアクティブな冷却手段を設けることが可能である。
断熱のために使用される遮閉ケーシングが気密に形成さ
れ、冷却媒体を通すための接続ポートを備えているのが
殊に有利である。遮閉ケーシングに設けられた一方の供
給ポートを通って流入する冷却媒体は線材と直接接触
し、次いで他方の排出ポートから流出する。冷却媒体は
熱伝導及び／又は対流によって線材からエネルギを吸収
し、これにより、形状記憶合金から成る線材を冷却す
る。総じて、このアクティブな冷却手段によって、アク
チュエータの作動頻度を著しく高めることが可能にな
る。
【００１５】種々のワインディング相互の電気絶縁は、
線材の遮閉ケーシングによって行う以外に、成形部品を
偏向点で絶縁体として働かせるように線材間に配置して
線材相互の間隔を維持させることによっても行うことが
できる。
線材の遮閉ケーシングによって行う以外に、成形部品を
偏向点で絶縁体として働かせるように線材間に配置して
線材相互の間隔を維持させることによっても行うことが
できる。
【００１６】これによって、冷却媒体が個々の線材に直
接接触することができる可能性が利点として生じる。こ
の場合冷却媒体はガス状媒体であるのが殊に有利であ
る。
接接触することができる可能性が利点として生じる。こ
の場合冷却媒体はガス状媒体であるのが殊に有利であ
る。
【００１７】線材の寸法、ワインディングの巻数及びそ
のジオメトリー的な配置形式は広い限度範囲内で変化で
きるので、アクチュエータは、供用されるエネルギ供給
源に問題なく適合することができる。変圧器を装備した
重量の重い電圧供給源を必要とすることはない。このこ
とは特に、重量制限の厳しい航空機及び宇宙機において
使用する場合に特に重要である。
のジオメトリー的な配置形式は広い限度範囲内で変化で
きるので、アクチュエータは、供用されるエネルギ供給
源に問題なく適合することができる。変圧器を装備した
重量の重い電圧供給源を必要とすることはない。このこ
とは特に、重量制限の厳しい航空機及び宇宙機において
使用する場合に特に重要である。
【００１８】
【実施例】次に図面に基づいて本発明の有利な実施例を
詳説する。
詳説する。
【００１９】図１に示したリニアアクチュエータは形状
記憶合金から成る制御部材を備えている。該制御部材
は、相互に運動可能に支承された円筒形に成形された偏
向エレメント２，３の周面に比較的多数の巻数のワイン
ディングを形成して巻掛けられた１本の細い線材１から
成っている。オーステナイト変態温度を超える温度範囲
まで線材１が均一に加熱されると、該線材１は収縮し、
前記の円筒形の偏向エレメント２，３が所定の作動力で
矢印１０の方向に互いに接近運動する。つまり線材１の
収縮によって円筒形の偏向エレメント２，３の間に圧縮
力が発生する。
記憶合金から成る制御部材を備えている。該制御部材
は、相互に運動可能に支承された円筒形に成形された偏
向エレメント２，３の周面に比較的多数の巻数のワイン
ディングを形成して巻掛けられた１本の細い線材１から
成っている。オーステナイト変態温度を超える温度範囲
まで線材１が均一に加熱されると、該線材１は収縮し、
前記の円筒形の偏向エレメント２，３が所定の作動力で
矢印１０の方向に互いに接近運動する。つまり線材１の
収縮によって円筒形の偏向エレメント２，３の間に圧縮
力が発生する。
【００２０】形状記憶合金から成る線材１をオーステナ
イト変態温度より低い温度範囲に冷却すると、線材１は
再びマルテンサイト結晶構造をとり、つまり線材１は伸
長する。線材１は、両偏向エレメント２，３の外周面の
偏向領域に係合接続によって固定されているので、線材
１の伸長時には、図２に矢印１１で示した外向きの引張
力が該偏向エレメント２，３に対して加えられる。この
引張力１１は、図２に示したように両偏向エレメント
２，３を相互離間させるように働く。
イト変態温度より低い温度範囲に冷却すると、線材１は
再びマルテンサイト結晶構造をとり、つまり線材１は伸
長する。線材１は、両偏向エレメント２，３の外周面の
偏向領域に係合接続によって固定されているので、線材
１の伸長時には、図２に矢印１１で示した外向きの引張
力が該偏向エレメント２，３に対して加えられる。この
引張力１１は、図２に示したように両偏向エレメント
２，３を相互離間させるように働く。
【００２１】形状記憶アクチュエータは、例えば３つの
偏向点を介して巻掛けられた１本の線材を有することも
できる。図３に示した実施形態では、細く長い線材３１
が複数の巻数のワインディングを成して、立体的に等間
隔で配置された３つの偏向エレメント３２，３３，３４
の周面に巻掛けられている。オーステナイト変態によっ
て偏向点では、二重矢印３０から判るように放射方向内
向きの圧縮力が発生する。線材１と偏向エレメント３
２，３３，３４との間が係合によって結合されている場
合には、逆変態時には逆向きの、つまり放射方向外向き
の力が発生する。このような構成は、例えば丸棒を操縦
するロボットにおいて適用することができる。
偏向点を介して巻掛けられた１本の線材を有することも
できる。図３に示した実施形態では、細く長い線材３１
が複数の巻数のワインディングを成して、立体的に等間
隔で配置された３つの偏向エレメント３２，３３，３４
の周面に巻掛けられている。オーステナイト変態によっ
て偏向点では、二重矢印３０から判るように放射方向内
向きの圧縮力が発生する。線材１と偏向エレメント３
２，３３，３４との間が係合によって結合されている場
合には、逆変態時には逆向きの、つまり放射方向外向き
の力が発生する。このような構成は、例えば丸棒を操縦
するロボットにおいて適用することができる。
【００２２】図４では、図３に類似しているが、この場
合は正四辺形構造の実施形態が示されている。当該実施
形態では、細く長い線材４１が、正四辺形に配置された
４つの偏向エレメント４２，４３，４４，４５の周面に
巻掛けられている。オーステナイト変態による収縮時
に、角隅を結合する４つの等しいセグメント部分内に引
張力対が発生し、この引張力対は、偏向エレメント４
２，４３，４４，４５において角隅から正四辺形の中点
へ向かう放射方向の圧縮力（二重矢印４０参照）を生ぜ
しめる。
合は正四辺形構造の実施形態が示されている。当該実施
形態では、細く長い線材４１が、正四辺形に配置された
４つの偏向エレメント４２，４３，４４，４５の周面に
巻掛けられている。オーステナイト変態による収縮時
に、角隅を結合する４つの等しいセグメント部分内に引
張力対が発生し、この引張力対は、偏向エレメント４
２，４３，４４，４５において角隅から正四辺形の中点
へ向かう放射方向の圧縮力（二重矢印４０参照）を生ぜ
しめる。
【００２３】図５及び図６に示した実施例では、本発明
に基づく六角形の形状記憶アクチュエータが図示されて
いる。。形状記憶合金から成る細い線材６１は、ｎ巻数
のワインディングを成して、六角形に配置された６つの
偏向エレメント６２，６３，６４，６５，６６，６７の
周面に巻掛けられている。偏向エレメント６２，６３，
６４，６５，６６，６７における線材６１の偏向点で
は、線材が３層を成して案内されている。偏向点におい
て各層間には、ワインディングのスリップを防止するた
めのスペーサ６８が設けられている。該スペーサは、外
側のワインディングから内側の偏向エレメントへ力を伝
達するためにも同時に役立つ。更に該スペーサ６８は、
ワインディングの相互間隔を保持することによって、電
気的に絶縁されていない線材を絶縁することも可能にす
る。このようにすれば、ガス状の冷却媒体は、絶縁され
ていない個々の線材ワインディングに対して直接作用す
ることができる。要するに該スペーサ６８は、線材もし
くは線材ワインディングの冷却のため及び／又は電気的
絶縁のための間隔保持片を形成している訳である。長い
線材６１の両端は電気的接続部９を介して外部へ導出さ
れている。電気的接続部９には、図示を省いた制御ユニ
ットを備えた電圧供給源が接続される。オーステナイト
変態後、六角形の外周は、矢印７０で示した大きさに縮
小する。この外周縮小時に、図５に示した圧縮力６０は
偏向エレメント６２，６３，６４，６５，６６，６７へ
作用する。
に基づく六角形の形状記憶アクチュエータが図示されて
いる。。形状記憶合金から成る細い線材６１は、ｎ巻数
のワインディングを成して、六角形に配置された６つの
偏向エレメント６２，６３，６４，６５，６６，６７の
周面に巻掛けられている。偏向エレメント６２，６３，
６４，６５，６６，６７における線材６１の偏向点で
は、線材が３層を成して案内されている。偏向点におい
て各層間には、ワインディングのスリップを防止するた
めのスペーサ６８が設けられている。該スペーサは、外
側のワインディングから内側の偏向エレメントへ力を伝
達するためにも同時に役立つ。更に該スペーサ６８は、
ワインディングの相互間隔を保持することによって、電
気的に絶縁されていない線材を絶縁することも可能にす
る。このようにすれば、ガス状の冷却媒体は、絶縁され
ていない個々の線材ワインディングに対して直接作用す
ることができる。要するに該スペーサ６８は、線材もし
くは線材ワインディングの冷却のため及び／又は電気的
絶縁のための間隔保持片を形成している訳である。長い
線材６１の両端は電気的接続部９を介して外部へ導出さ
れている。電気的接続部９には、図示を省いた制御ユニ
ットを備えた電圧供給源が接続される。オーステナイト
変態後、六角形の外周は、矢印７０で示した大きさに縮
小する。この外周縮小時に、図５に示した圧縮力６０は
偏向エレメント６２，６３，６４，６５，６６，６７へ
作用する。
【００２４】図７には、図１及び図２に示した実施例に
類似したリニアアクチュエータが図示されている。なお
図１及び図２の実施例に合致する構成部分には同一符号
を付した。図７のリニアアクチュエータは、形状記憶合
金から成る１本の細い線材１を備えており、該線材１は
ｎ巻数のワインディングを成して、運動可能な２つの偏
向エレメント２，３の周面に巻掛けられている。この構
造は、断熱体として構成された遮閉ケーシング４によっ
て包囲されている。該遮閉ケーシング４には、冷却媒体
を供給するための供給ポート５が設けられている。また
遮閉ケーシング４には、前記供給ポート５とは反対側
に、冷却媒体を排出するための排出ポート６が設けられ
ている。更に又、運動可能な両偏向エレメント２，３に
は、リニアアクチュエータにおいて発生した圧縮力及び
引張力を遮閉ケーシング４を通して外部へ伝達する伝達
エレメント７，７が配置されている。遮閉ケーシング４
内には適当な貫通口８，８が設けられている。同様に、
細い線材１の両端は、遮閉ケーシング４の外部へ通じる
電気的接続部９へ導かれている。電気的接続部９には、
制御ユニットを備えた電圧源（図示せず）が接続され
る。
類似したリニアアクチュエータが図示されている。なお
図１及び図２の実施例に合致する構成部分には同一符号
を付した。図７のリニアアクチュエータは、形状記憶合
金から成る１本の細い線材１を備えており、該線材１は
ｎ巻数のワインディングを成して、運動可能な２つの偏
向エレメント２，３の周面に巻掛けられている。この構
造は、断熱体として構成された遮閉ケーシング４によっ
て包囲されている。該遮閉ケーシング４には、冷却媒体
を供給するための供給ポート５が設けられている。また
遮閉ケーシング４には、前記供給ポート５とは反対側
に、冷却媒体を排出するための排出ポート６が設けられ
ている。更に又、運動可能な両偏向エレメント２，３に
は、リニアアクチュエータにおいて発生した圧縮力及び
引張力を遮閉ケーシング４を通して外部へ伝達する伝達
エレメント７，７が配置されている。遮閉ケーシング４
内には適当な貫通口８，８が設けられている。同様に、
細い線材１の両端は、遮閉ケーシング４の外部へ通じる
電気的接続部９へ導かれている。電気的接続部９には、
制御ユニットを備えた電圧源（図示せず）が接続され
る。
【００２５】貫通口８，８はシールリップを備えてお
り、これにより、作動経路が伝達エレメント７，７を介
して外方へ導出されてはいるが、冷却媒体は遮閉ケーシ
ング４の内部に封じ込められた状態にある。
り、これにより、作動経路が伝達エレメント７，７を介
して外方へ導出されてはいるが、冷却媒体は遮閉ケーシ
ング４の内部に封じ込められた状態にある。
【００２６】マルテンサイト状態への逆変態のために弁
（図示せず）が開弁されると、冷却媒体は、矢印１２で
示す方向に供給ポート５を通って遮閉ケーシング４内へ
流入する。冷却媒体は線材１に直接接触し、該線材の周
面に沿って流れる。その際に熱エネルギは熱伝導及び／
又は対流によって線材１から冷却媒体へ伝達される。線
材１は冷却され、臨界的な変態温度を下回る温度に達す
ると伸長するので、伝達エレメント７，７には、引張力
が矢印１１で示した方向に作用する。線材１との熱交換
によって加熱された冷却媒体は、排出ポート６を通って
遮閉ケーシング４から、矢印１２で示した方向に本来の
熱交換器（図示せず）へ向かって流出する。
（図示せず）が開弁されると、冷却媒体は、矢印１２で
示す方向に供給ポート５を通って遮閉ケーシング４内へ
流入する。冷却媒体は線材１に直接接触し、該線材の周
面に沿って流れる。その際に熱エネルギは熱伝導及び／
又は対流によって線材１から冷却媒体へ伝達される。線
材１は冷却され、臨界的な変態温度を下回る温度に達す
ると伸長するので、伝達エレメント７，７には、引張力
が矢印１１で示した方向に作用する。線材１との熱交換
によって加熱された冷却媒体は、排出ポート６を通って
遮閉ケーシング４から、矢印１２で示した方向に本来の
熱交換器（図示せず）へ向かって流出する。
【００２７】アクチュエータ内を通流する冷却媒体の流
量を制御することによって、かつ／又は冷却媒体と線材
１との温度差を制御することによって、オーステナイト
状態からマルテンサイト状態への移行時のアクチュエー
タの作動速度を制御することが可能である。その逆の方
向では、遮閉ケーシング４により断熱されていることに
基づいて、線材１の可能な限り迅速な加熱が保証され
る。これにより、総じて形状記憶アクチュエータのため
の作動頻度が向上する。
量を制御することによって、かつ／又は冷却媒体と線材
１との温度差を制御することによって、オーステナイト
状態からマルテンサイト状態への移行時のアクチュエー
タの作動速度を制御することが可能である。その逆の方
向では、遮閉ケーシング４により断熱されていることに
基づいて、線材１の可能な限り迅速な加熱が保証され
る。これにより、総じて形状記憶アクチュエータのため
の作動頻度が向上する。
【図１】本発明に基づいてリニアアクチュエータとして
構成してオーステナイト状態で示した形状記憶アクチュ
エータの１実施例の縦断面図である。
構成してオーステナイト状態で示した形状記憶アクチュ
エータの１実施例の縦断面図である。
【図２】マルテンサイト状態で示した図１に図示の形状
記憶アクチュエータの縦断面図である。
記憶アクチュエータの縦断面図である。
【図３】本発明に基づいて三角形に構成された形状記憶
アクチュエータの概略側面図である。
アクチュエータの概略側面図である。
【図４】本発明に基づいて正四辺形に構成された形状記
憶アクチュエータの概略側面図である。
憶アクチュエータの概略側面図である。
【図５】本発明に基づいて六角形に構成された形状記憶
アクチュエータの概略側面図である。
アクチュエータの概略側面図である。
【図６】図５に示した形状記憶アクチュエータの立体的
な概略斜視図である。
な概略斜視図である。
【図７】アクティブな冷却機構を装備したリニアアクチ
ュエータの縦断面図である。
ュエータの縦断面図である。
１ 線材、 ２，３ 偏向エレメント、 ４ 遮閉ケー
シング、 ５ 供給ポート、 ６ 排出ポート、 ７
伝達エレメント、 ８ 貫通口、 ９ 電気的な接続
部、 １０ 圧縮力、 １１ 引張力、 １２ 冷却媒
体の流動方向、３０ 作動力、 ３１ 線材、 ３２，
３３，３４ 偏向エレメント、 ４０作動力、 ４１
線材、 ４２，４３，４４，４５ 偏向エレメント、
６０圧縮力、 ６１ 線材、 ６２，６３，６４，６
５，６６，６７ 偏向エレメント、 ６８ スペーサ、
７０ オーステナイト変態後の六角形の外周
シング、 ５ 供給ポート、 ６ 排出ポート、 ７
伝達エレメント、 ８ 貫通口、 ９ 電気的な接続
部、 １０ 圧縮力、 １１ 引張力、 １２ 冷却媒
体の流動方向、３０ 作動力、 ３１ 線材、 ３２，
３３，３４ 偏向エレメント、 ４０作動力、 ４１
線材、 ４２，４３，４４，４５ 偏向エレメント、
６０圧縮力、 ６１ 線材、 ６２，６３，６４，６
５，６６，６７ 偏向エレメント、 ６８ スペーサ、
７０ オーステナイト変態後の六角形の外周
Claims (8)
- 【請求項１】 形状記憶合金から成る加熱可能な制御部
材を備えた、作動機構のための形状記憶アクチュエータ
において、制御部材が、複数のワインディングを成して
配置された少なくとも１本の細い線材（１，３１，４
１，６１）から成り、かつ、該線材（１，３１，４１，
６１）のワインディングが、相互に運動可能な偏向エレ
メント（２，３，３２，３３，３４，４２，４３，４
４，４５，６２，６３，６４，６５，６６，６７）の周
面に巻掛けられていることを特徴とする、形状記憶アク
チュエータ。 - 【請求項２】 線材のワインディングが互いに電気的に
絶縁されており、かつ供給される電流により加熱可能で
ある、請求項１記載の形状記憶アクチュエータ。 - 【請求項３】 線材のワインディングが、絶縁層による
被覆によらずにスペーサによって互いに電気的に絶縁さ
れている、請求項１又は２記載の形状記憶アクチュエー
タ。 - 【請求項４】 線材（１，３１，４１，６１）のワイン
ディングが、運動可能な偏向エレメント（２，３，３
２，３３，３４，４２，４３，４４，４５，６２，６
３，６４，６５，６６，６７）に係合接続によって固定
されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の
形状記憶アクチュエータ。 - 【請求項５】 線材（１，３１，４１，６１）のワイン
ディングが、運動可能な偏向エレメントをワインディン
グの半巻き分で取り囲んでいる、請求項４記載の形状記
憶アクチュエータ。 - 【請求項６】 制御部材の断熱のために遮閉ケーシング
（４）が設けられている、請求項１から５までのいずれ
か１項記載の形状記憶アクチュエータ。 - 【請求項７】 制御部材を冷却するためにアクティブな
冷却手段が設けられている、請求項１から６までのいず
れか１項記載の形状記憶アクチュエータ。 - 【請求項８】 遮閉ケーシング（４）が、冷却媒体を通
流させるための供給ポート（５）と排出ポート（５，
６）を備えている、請求項７記載の形状記憶アクチュエ
ータ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19529712.1 | 1995-08-11 | ||
| DE1995129712 DE19529712C2 (de) | 1995-08-11 | 1995-08-11 | Formgedächtnisaktuator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09113658A true JPH09113658A (ja) | 1997-05-02 |
| JP2777112B2 JP2777112B2 (ja) | 1998-07-16 |
Family
ID=7769348
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8210143A Expired - Lifetime JP2777112B2 (ja) | 1995-08-11 | 1996-08-08 | 形状記憶アクチュエータ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2777112B2 (ja) |
| DE (1) | DE19529712C2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19730383B4 (de) * | 1997-07-16 | 2005-08-18 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Verfahren zum Herstellen einer Struktur, die ein Element aus Formgedächtnislegierung enthält, und Baugruppe zur Durchführung des Verfahrens |
| ITTO20030366A1 (it) * | 2003-05-20 | 2004-11-21 | Fiat Ricerche | Dispositivo di arresto con attuatore a memoria di forma. |
| ITGE20040003A1 (it) * | 2004-01-21 | 2004-04-21 | Valeria Gambardella | Dispositivo di azionamento di impianti antincendio quali evacuatori di fumo e/o di calore, porte tagliafuoco e simili. |
| US8104278B2 (en) * | 2008-03-31 | 2012-01-31 | GM Global Technology Operations LLC | Energy harvesting, storing, and conversion utilizing shape memory activation |
| DE102017007596B4 (de) | 2017-08-13 | 2019-12-19 | Chr. Mayr Gmbh + Co. Kg | Formgedächtnisaktuatoranordnung und Verfahren für deren Herstellung |
| DE102019100694B4 (de) | 2019-01-11 | 2021-05-20 | Chr. Mayr Gmbh + Co. Kg | Formgedächtnisaktuatoranordnung und Montageverfahren |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5186420A (en) * | 1991-11-08 | 1993-02-16 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Articulated fin/wing control system |
| DE4209815A1 (de) * | 1992-03-26 | 1993-09-30 | Braun Ag | Betätigungsvorrichtung |
-
1995
- 1995-08-11 DE DE1995129712 patent/DE19529712C2/de not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-08-08 JP JP8210143A patent/JP2777112B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE19529712C2 (de) | 2001-05-23 |
| DE19529712A1 (de) | 1997-02-13 |
| JP2777112B2 (ja) | 1998-07-16 |
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