TWI602993B

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Info

Publication number: TWI602993B
Application number: TW103130563A
Authority: TW
Inventors: Katsuhito Fujii; Takeshi Matsuda; Yoshinori Watanabe; Yuki Akita
Original assignee: Smk Kk
Priority date: 2014-06-20
Filing date: 2014-09-04
Publication date: 2017-10-21
Also published as: EP3159538A4; JP5999381B2; JP2016006309A; KR20160036526A; CN105531475B; EP3159538A1; CN105531475A; KR101695326B1; CN105531475A9; TW201600718A; WO2015194060A1

Description

驅動裝置

本發明係關於一種驅動裝置，其主要係利用使用於產生振動用致動器等的形狀記憶合金。

習知技術中，為眾人所周知之驅動裝置係利用形狀記憶合金的特性來進行驅動，亦即係利用即使施加作用力而導致其變形也只要藉由通電加熱至一定的溫度(動作溫度)以上就能使其收縮的特性(例如，參照專利文獻1)。

該驅動裝置係具備：絕緣性之基座構件，在上面部具有由1個或複數個動作凹部所組成的動作基部；以及可動構件，與該基座構件相互地呈對向並且在其對向面部具有用以插入動作凹部的動作凸部，並且將形狀記憶合金材料配置成：與基座構件的動作凹部相配合而呈彎曲狀態，該形狀記憶合金材料會因為對其對向面部間進行通電時所產生的放熱而收縮。

並且，在該驅動裝置中，具備：將可動構件朝基座構件側彈推的彈推手段，在未通電時，可動構件會被朝基座構件側按壓而使得可動構件與基座構件疊合，隨著上述動作動作凸部會形成為與形狀記憶合金材料抵接的狀態。

之後，由該狀態對形狀記憶合金線進行通電將其加熱至一定溫度以上為止時，會藉由超彈性而使形狀記憶合金線收縮，可動件會被形狀記憶合金材料按壓而朝與基座構件分離的方向進行相對移動。

另一方面，當解除形狀記憶合金線的通電狀態而使形狀記憶合金線的溫度降低至一定的溫度以下時，可動構件會藉由彈推手段將可動構件朝基座構件側按壓使其復位至原位置，伴隨上述動作各形狀記憶合金線會恢復至呈彎曲的形狀(未通電時的形狀)。

〔先前技術文獻〕〔專利文獻〕

〔專利文獻1〕特開2005-226456號公報

然而，由於在如上所述的習知技術之驅動裝置中，係藉由彈推手段將可動構件朝基座構件側彈推，所以為了移動(起動)可動構件除了來自框體的負荷還必需要對抗彈推手段的彈推力之作用力，所以會有對形狀記憶合金所造成之負擔較大之問題。

並且，從上述種類的習知技術之驅動裝置係藉由彈推手段將可動構件朝基座構件側彈推可得知，會有下述問題：會抑制從驅動裝置呈完全停止的狀態使其起動時的初速度，而阻礙從停止狀態到開始動作為止的反應性。

另一方面，在對上述種類的驅動裝置進行安裝時，會有下述情況：安裝有驅動裝置的安裝基板、與藉由驅動裝置進行驅動的被驅動物之間的距離會因為公差而變得比未通電時的驅動裝置之整體高度更廣，在該情況下，會有在可動構件的按壓面與被驅動物之間形成微小間隙之虞。

當產生如上所述之微小間隙時，在使驅動裝置作動時，會因為該間隙量而形成無法將驅動裝置所產生的驅動力傳達至被驅動物的狀態，也就是會產生所謂的空擊而有造成引發怪聲等之虞。

在此，本發明係有鑑於上述習知技術之問題而開發完成者，其目的為提供一種驅動裝置，係對形狀記憶合金構件所造成的負擔較少而使得初動性能優異，並且是使用能夠將可動構件與被驅動物安裝成沒有間隙的形狀記憶合金構件。

用以解決如上所述之習知技術的問題，並且達成所期望的目的之請求項1所記載的發明之驅動裝置，係具備：基座構件，在表面部具有由一個或複數個動作凹部所組成的動作基部；以及可動構件，配置成與該基座構件呈對向並且在其對向面側具有用以插入前述動作凹部內的動作凸部，並且將會因為進行通電時所產生的放熱而收縮之線狀或帶狀的形狀記憶合金構件介在於前述基座構件與前述可動構件之間，而與前述形狀記憶合金構件之通電所產生的收縮連動使可動構件會朝與前述基座構件分離的方向移動，其中，具備支承於前述基座構件並且用以將前述可動構件朝前述分離方向彈推的彈簧體，前述基座構件係在前述動作基部的側部具備彈簧支承部，而前述可動構件則是在其側部具備與前述彈簧支承部的上面呈對向的凸緣狀之上推部，並且使彈簧體介在於前述彈簧支承部與前述上推部之間。

請求項2所記載的發明之技術特徵，係在請求項1之構造增加下述技術特徵：前述彈簧體係具備：彈簧基部，用以插入在前述彈簧支承部的兩端呈開口的導孔；以及呈彎曲之彈簧本體，作成為使兩端支承於該兩個彈簧基部之間並且朝上推部側膨出之圓弧狀，該導孔的至少任一邊係形成為長孔溝槽狀。

請求項3所記載的發明之技術特徵，係在請求項1之構造增加下述技術特徵：前述彈簧體係具備：呈彎曲之彈簧本體，其端部可移動地保持於前述可動構件並且係呈朝前述彈簧支承部側膨出之圓弧狀，使該彈簧本體的圓弧狀頂部與前述彈簧支承部的上面抵接。

請求項4所記載的發明之技術特徵，係在請求項1至3項任何一項之構造增加下述技術特徵：具備有用以將前述可動構件可移動地保持在前述基座構件的托架。

本發明所揭示之驅動裝置如上所述，係具備：基座構件，在表面部具有由一個或複數個動作凹部所組成的動作基部；以及可動構件，配置成與該基座構件呈對向並且在其對向面側具有用以插入前述動作凹部內的動作凸部，並且將會因為進行通電時所產生的放熱而收縮之線狀或帶狀的形狀記憶合金構件介在於前述基座構件與前述可動構件之間，而與前述形狀記憶合金構件之通電所產生的收縮連動使可動構件會朝與前述基座構件分離的方向移動，其中，具備支承於前述基座構件並且用以將前述可動構件朝前述分離方向彈推的彈簧體，藉此會減輕對形狀記憶合金構件所造成的負擔，並且能夠達成提高初動性能及反應性。並且，能夠容易地將驅動裝置安裝成與可動構件和電子機器框體等的被驅動物之間不會產生間隙。

並且，在本發明中，前述基座構件係在前述動作基部的側部具備彈簧支承部，而前述可動構件則是具備與前述彈簧支承部的上面呈對向的凸緣狀之上推部，並且使彈簧體介在於前述支承部與前述上推部之間，藉此不會阻礙形狀記憶合金材料所產生之上推動作且能夠利用彈簧體彈推可動構件。

進一步地，在本發明中，前述彈簧體係具備：彈簧基部，用以插入在前述彈簧支承部的兩端呈開口的導孔；以及呈彎曲之彈簧本體，作成為使兩端支承於該兩個彈簧基部之間並且朝上推部側膨出之圓弧狀，該導孔的至少任一邊係形成為長孔溝槽狀，藉此能夠使彈簧體順暢地動作。

再者，前述彈簧體係具備：呈彎曲之彈簧本體，其端部可移動地保持於前述可動構件並且係呈朝前述彈簧支承部側膨出之圓弧狀，使該彈簧本體的圓弧狀頂部與前述彈簧支承部的上面抵接，藉此不僅能夠使彈簧體順暢地動作並且也能夠將可動構件與彈簧體予以一體化。

另外，本發明中，具備有用以將前述可動構件可移動地保持在前述基座構件的托架，藉此即使藉由彈簧體將可動構件朝與基座構件呈分離的方向彈推也能夠防止可動構件的脫落。

A‧‧‧安裝基板

B‧‧‧框體

1‧‧‧驅動裝置

2‧‧‧形狀記憶合金構件

21‧‧‧形狀記憶合金線

22‧‧‧被覆構件

3‧‧‧基座構件

31‧‧‧動作凹部

32‧‧‧動作基部

33‧‧‧端子固定部

34‧‧‧彈簧支承部

35‧‧‧支承用凸部

36‧‧‧鉚接用溝槽

37‧‧‧導孔

4‧‧‧可動構件

41‧‧‧動作凸部

42‧‧‧傳達部

43‧‧‧凸緣部

5‧‧‧端子金屬件

6‧‧‧托架

61‧‧‧插通窗

7‧‧‧彈簧體

71‧‧‧彈簧基部

72‧‧‧彈簧本體

8‧‧‧彈簧

81‧‧‧彈簧本體

82‧‧‧連結保持部

83‧‧‧可動保持部

第1圖(a)、(b)係表示本發明所揭示之驅動裝置的一例之立體圖。

第2圖係第1圖之分解立體圖。

第3圖(a)係表示第1圖的驅動裝置之動作部分的縱剖面圖、第3圖(b)係表示第1圖的彈簧體部分之剖面圖。

第4圖(a)係表示第2圖中的基座構件之平面圖、第4圖(b)係係第4圖(a)的a-a線之剖面圖、第4圖(c)係第4圖(a)的b-b線之剖面圖。

第5圖(a)係表示第2圖中的可動構件之正面圖、第5圖(b)係第5圖(a)的平面圖、第5圖(c)係第5圖(a)的底面圖。

第6圖(a)、(b)係表示第2圖中的托架之立體圖。

第7圖係表示未通電時的驅動裝置之使用態樣的縱剖面圖，而第7圖(a)係表示形狀記憶合金構件的狀態之圖式，第7圖(b)則是表示彈簧體的狀態之圖式。

第8圖係表示通電時的驅動裝置之使用態樣的縱剖面圖，而第8圖(a)係表示形狀記憶合金構件的狀態之圖式，第8圖(b)則是表示彈簧體的狀態之圖式。

第9圖係表示本發明所揭示之驅動裝置的彈簧體之其他態樣的立體圖。

第10圖係表示將第9圖的彈簧體安裝至可動構件後的狀態之立體圖。

第11圖係表示第10圖的驅動裝置之彈簧體部分的剖面圖。

其次，依據第1圖~第8圖所示的實施例來說明本發明所揭示之驅動裝置的實施方式。另外，本實施例中，係以用於產生振動用致動器的驅動裝置為例進行說明，圖中的元件符號1係驅動裝置、元件符號A係安裝基板、而元件符號B則係作為被驅動物之電子機器的框體。

該驅動裝置1，係具備：基座構件3，在表面部具有由一個或複數個動作凹部31、31...所組成的動作基部32；以及可動構件4，配置成與該基座構件3呈對向並且在其對向面側具有用以插入前述動作凹部31內的動作凸部41、41...，並且將會因為進行通電時所產生的放熱而收縮之線狀或帶狀的形狀記憶合金構件2介在於基座構件3與可動構件4之間，而與形狀記憶合金構件2之通電所產生的收縮連動使可動構件4會朝與基座構件3分離的方向移動。

又，該驅動裝置1係具備：支承於基座構件3的彈簧體7、7，並且藉由該彈簧體7、7係將可動構件4朝從基座構件3分離的方向彈推。

又，該驅動裝置1係具備：端子金屬件5、5，其與基座構件3的端部相互地嵌合，並且將形狀記憶合金構件2的端部固定在基座構件3，經由該端子金屬件5、5使形狀記憶合金構件2通電。

形狀記憶合金構件2係具備：形狀記憶合金線21，由鎳-鈦合金等的具有形狀記憶效果之合金，亦即由形狀記憶合金所組成；以及帶狀的被覆構件22，用以包覆形狀記憶合金線21的外側，即使在預定溫度以下使其變形也會藉由對形狀記憶合金線21進行通電時的放熱使該形狀記憶合金線21產生收縮。

基座構件3係如第3圖所示，係利用含有陶瓷粉粒體的絕緣性樹脂(以下，稱陶瓷樹脂)等的絕緣性樹脂而一體成形，其具備有：動作基部32，在表面部具有複數個動作凹部31、31...；端子固定部33、33，配置在動作基部32的兩端；以及彈簧支承部34、34，在動作基部32的兩側部呈立起之肋狀。

動作基部32，其剖面呈山形狀的複數個支承用凸部35、35…係配置成朝長邊方向連續而形成為剖面呈波浪狀，該波浪狀的谷間部係用以構成各動作凹部31、31...，並且形狀記憶合金構件2係配置在兩端子固定部33、33之間而在長邊方向橫切動作基部32，其兩端係各自藉由端子金屬件5、5而被固定在端子固定部33、33。

彈簧支承部34、34係形成為與動作基部32的側面一體成形之具有一定寬度的肋狀，用以將動作凹部31、31...的側面開口側予以封閉。

該彈簧支承部34、34在其長邊方向的兩端上面形成有呈開口的導孔37、37，將彈簧體7的彈簧基部71、71插入該導孔37、37使彈簧體7被支承在彈簧支承部。

彈簧體7係藉由對具有彈性的金屬線材進行線材彎曲加工而形成，係具備：銷狀的彈簧基部71、71，用以插入導孔37；以及彈簧本體72，使兩端支承於兩個彈簧基部71、71之間而作成為朝可動構件4膨出的圓弧狀。

彈簧支承部34、34的導孔37、37係沿彈簧體7的長邊方向形成長形之長孔溝槽狀，並且與彈簧本體72的彈性變形連動來導引彈簧基部71而能夠移動。

端子固定部33、33係形成為平板狀，並且形狀記憶合金線21的端部21a會從端子固定部33的表面側經過端面再折回背面側，再藉由將端子金屬件5、5嵌入其外側來固定形狀記憶合金線21的端部21a。

端子金屬件5、5係藉由對導電性金屬材料進行捲壓加工來形成使一端呈封閉的方筒蓋狀，藉由將該端子金屬件5、5與端子固定部33、33嵌合，不僅會將形狀記憶合金構件2的端部固定在端子固定部33、33，也會與端子金屬件5、5連接。

另外，端子固定部33、33的背面形成有：鉚接用溝槽36，朝向與基座構件3的長邊方向呈交叉的方向，藉由使端子金屬件5、5的背面側與該鉚接用溝槽36的位置對齊來進行鉚接，不僅會將形狀記憶合金構件2的端部確實地固定在端子固定部33、33，也會確保端子金屬件5、5與形狀記憶合金構件2呈穩定之連接狀態。

另一方面，可動構件4係如第4圖所示，與基座構件3相同地利用含有陶瓷粉粒體的絕緣性樹脂(陶瓷樹脂)等的絕緣性樹脂而一體成形。

該可動構件4於對向面側係具備：複數個山形的動作凸部41、41...，用以插入基座構件3的各動作凹部31、31...內，藉由使其與基座構件3疊合，各動作凸部41、41...會嵌入至動作凹部31、31...內，使得配置在可動構件4與基座構件3的對向面部間的形狀記憶合金構件2會配合動作凸部41、41...的嵌合面形狀而變形成為波形。

並且，可動構件4會將動作凸部41、41的側面導引至彈簧支承部34的內側面，使其在上下方向穩定地動作且可抑制加速度的偏差。

可動構件4係具備：上端具有平坦的接觸面之傳達部42，該傳達部42係形成為通過在托架6上面呈開口的插通窗61而可朝上下進出。

另外，可動構件4的外周一體形成地具備有凸緣狀的上推部43，該上推部43會被托架6的插通窗61之外緣止擋，並且會藉由彈簧材料7、7將上推部43的下面朝上方按壓。

托架6如第6圖所示，係藉由對導電性金屬板材進行衝孔、彎曲加工而一體成形，並且具備有：平板狀的頂板部62、以及從頂板部62的兩側緣向下折彎的一對側板部63、63。

側板部63、63係形成為在長邊方向的兩端形成有段部的逆凸板狀，該段部64、64係被支承於基座構件3的上面。

並且，側板部63一體成形有藉由切斷成形加工而形成的卡止爪65、65，將該卡止爪65、65朝內折入並且藉由使其與形成在基座構件3的側面之卡止凹部38內相卡合，使得托架6無法裝卸地固定在基座構件3。

如上所述而構成的驅動裝置1，在未安裝至電子機器的狀態下，係如第3圖所示，可動構件4係藉由支承於基座構件3的彈簧體7、7而呈被朝與基座構件3分離的方向彈推之狀態，使得可動構件4的動作凸部41、41會呈比基座構件3的動作凹部31、31...、及彎曲成波浪形狀的狀態之形狀記憶合金構件2更加上浮之狀態。

在安裝該驅動裝置1係如第7圖(a)所示，係在下述狀態將驅動裝置1設置在安裝基板A與電子機器框體B之間，該狀態為：使可動構件4的上面推壓框體B來抵抗彈簧體7、7的彈推力而將可動構件4下押至基座構件3側。

此時，彈簧體7、7會如第7圖(b)所示，將彈簧基部71、71導引至導孔37、37，並且使彈簧本體72朝伸長方向彈性變形，可動構件4會被疊合於基座構件3而將各動作凸部41、41...插入至動作凹部31、31...內，使得動作凸部41、41...的頂部會與變形成波浪形狀(未通電時的形狀)的各形狀記憶合金構件2接近。

並且，由於可動構件4會藉由支承於基座構件3的彈簧體7、7的彈推力(彈簧反作用力)而隨時保持在被朝框體B按壓的狀態，所以驅動裝置1會利用彈簧體7、7來吸收安裝基板A與電子機器框體B之公差或驅動裝置1本身的公差所造成之影響，而能夠安裝成在可動構件4與作為被驅動物的框體B之間不會產生間隙。

因此，驅動裝置1能夠防止所謂的空擊：亦即會在可動構件4與作為被驅動物的框體B之間所產生的微小間隙，而因為該間隙量無法將驅動裝置所產生的驅動力傳達至被驅動物的狀態。

另一方面，對該驅動裝置1進行通電，亦即係當使端子金屬件5、5之間產生電壓而使電流流通至形狀記憶合金構件2時，形狀記憶合金構件2會藉由形狀記憶效果，亦即因為進行通電所產生的放熱而收縮會如第8圖所示，形狀記憶合金構件2與動作凸部41、41...的頂部接觸的部分之對向面之間的方向位置會朝可動構件4側變形，並且與該動作連動可動構件4會經由動作凸部41、41...被形狀記憶合金構件2上推而朝從基座構件3分離的方向進行相對移動，來將電子機器框體B上舉。

此時，可動構件4會被彈簧體7、7朝上推側彈推，藉此會對可動構件4施加形狀記憶合金構件2所產生之起動力(上推力)再加上彈簧體7、7所產生之彈推力，所以對形狀記憶合金構件2之負擔較少且不會防礙起動力。

另外，藉由結合形狀記憶合金構件2所產生之上推力與彈簧體7、7所產生之彈推力，會使得用以對抗從框體B所承受的負荷之上推力增加，而提高可動構件4的初速度並且提高可動構件4開始動作為止的反應性。

然後，在將端子金屬件5、5之間所負載的電壓去除時，藉由電子機器框體B所施加的負荷等，可動構件4會抵抗彈簧體7、7的彈推力而復位至第5圖(a)所示的原位置亦即復位至將可動構件4疊合於基座構件3的位置，隨著上述操作各動作凸部41、41...會被插入至動作凹部31、31...內，使得形狀記憶合金構件2被動作凸部41、41...按壓而復原成波浪形狀(未通電時的形狀)。

再者，彈簧體的態樣並非限定於上述形狀，例如亦可使用第9圖~第11圖所示者。另外，與上述實施例相同之構造係賦予其相同元件符號並且省略說明。

該彈簧體8係藉由對具有彈性的金屬製線材進行線材彎曲加工而一體成形，其具備：一對彈簧本體81、81，彎曲成圓弧狀；連結保持部82，用以連結與兩個彈簧本體之一邊的端部之間；以及可動保持部83、83，從兩個彈簧本體之另一端向內突出，藉由將連結保持部及可動保持部各自可移動地保持於形成在可動構件4的長邊方向兩端的保持溝44，來將其安裝於可動構件4使彈簧本體81、81形成朝彈簧支承部34膨出的圓弧狀。

又，如第11圖所示，藉由在使彈簧本體的圓弧狀頂部抵接於彈簧支承部34的上面之狀態下，將可動構件4保持於基座構件3，彈簧體8會被支承於彈簧支承部34並且形成為將可動構件4朝從基座構件3分離的方向彈推。

另外，托架6的態樣並不限定於上述實施例，例如亦可使卡止爪從側板部63的下緣突出再將該卡止爪朝內反折使其與基座構件3的下面部卡合。

另外，本發明所揭示之驅動裝置1並不限定於產生振動用致動器，也能用於其他用途。