▶ アクチュエーター・ソリュ―ションズ・ゲーエムベーハーの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-02-08
(45)【発行日】2024-02-19
(54)【発明の名称】形状記憶合金製ワイヤに基づく多重安定性アクチュエータ
(51)【国際特許分類】
F03G 7/06 20060101AFI20240209BHJP
【ＦＩ】
F03G7/06 D
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2021550042
(86)(22)【出願日】2020-03-10
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-05-11
(86)【国際出願番号】 IB2020052056
(87)【国際公開番号】W WO2020183360
(87)【国際公開日】2020-09-17
【審査請求日】2023-02-17
(31)【優先権主張番号】102019000003589
(32)【優先日】2019-03-12
(33)【優先権主張国・地域又は機関】IT
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】517067202
【氏名又は名称】アクチュエーター・ソリュ―ションズ・ゲーエムベーハー
(74)【代理人】
【識別番号】100108453
【弁理士】
【氏名又は名称】村山 靖彦
(74)【代理人】
【識別番号】100110364
【弁理士】
【氏名又は名称】実広 信哉
(74)【代理人】
【識別番号】100133400
【弁理士】
【氏名又は名称】阿部 達彦
(72)【発明者】
【氏名】アリフ・カジ
(72)【発明者】
【氏名】マルクス・ケプファー
(72)【発明者】
【氏名】マルクス・ボイムル
(72)【発明者】
【氏名】ネーフェン・ボビッチ
(72)【発明者】
【氏名】ミヒャエル・ホノルト
【審査官】家喜 健太
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２００５／０１１５２３５（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２００４－１００５３７（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００８／０２７１５５９（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特表２０１６－５１５６７７（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００８／０３０７７８６（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ０３Ｇ ７／０６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
形状記憶合金製アクチュエータ（１０；１０′；２０；３０；４０；５０；６０；７０）であって、少なくとも第１の形状記憶合金製ワイヤ（１）及び第２の形状記憶合金製ワイヤ（２）によって駆動される可動要素（１２；２２；３２；４２；５２；６２；７２）であって、前記第１の形状記憶合金製ワイヤ（１）及び前記第２の形状記憶合金製ワイヤ（２）が、拮抗構成で配置されており、前記可動要素（１２；２２；３２；４２；５２；６２；７２）の位置を、前記第１の形状記憶合金製ワイヤ（１）及び前記第２の形状記憶合金製ワイヤ（２）を冷却するのと同時に決定する、前記可動要素（１２；２２；３２；４２；５２；６２；７２）と、
静止フレーム（１１；２１；３１；４１；５１；６１；７１）と、
前記静止フレーム（１１；２１；３１；４１；５１；６１；７１）の表面を前記可動要素（１２；２２；３２；４２；５２；６２；７２）と間接的に結合することによって、前記可動要素（１２；２２；３２；４２；５２；６２；７２）をロックするためのロック機構であって、間接的な結合が、前記ロック機構によって実現される、前記ロック機構と、
ロック係合するための復元力を付与する少なくとも１つの復帰機構と、
を備えている前記形状記憶合金製アクチュエータ（１０；１０′；２０；３０；４０；５０；６０；７０）において、
前記ロック機構が、少なくとも１つの可動ストッパ（３，３′，３′′，３′′′）を含んでおり、前記可動ストッパ（３，３′，３′′，３′′′）が、前記可動ストッパ（３，３′，３′′，３′′′）が前記可動要素（１２；２２；３２；４２；５２；６２；７２）又は前記静止フレーム（６１；７１）の前記表面と係合するロック位置と、前記可動ストッパ（３，３′，３′′，３′′′）が前記可動要素（１２；２２；３２；４２；５２；６２；７２）及び前記静止フレーム（６１；７１）の前記表面のいずれとも係合しないアンロック位置と、の間において移動可能とされ、前記ロック機構が、ロック係合するための復元力を付与する少なくとも１つの前記復帰機構に取り付けられており、
少なくとも１つの前記可動ストッパ（３，３′，３′′，３′′′）の係合解除が、少なくとも前記第１の形状記憶合金製ワイヤ（１）及び前記第２の形状記憶合金製ワイヤ（２）の作動によって制御され、
少なくとも１つの前記可動ストッパ（３，３′，３′′，３′′′）の係合が、前記第１の形状記憶合金製ワイヤ（１）及び前記第２の形状記憶合金製ワイヤ（２）の冷却時に、冷却の結果として、少なくとも１つの前記復帰機構によって付与される復元力によって自動的に実行されることを特徴とする形状記憶合金製アクチュエータ。
【請求項2】
すべての形状記憶合金製ワイヤ（１，２）が、同一の長さ及び直径を有していることを特徴とする請求項１に記載の形状記憶合金製アクチュエータ。
【請求項3】
少なくとも前記第１の形状記憶合金製ワイヤ（１）及び前記第２の形状記憶合金製ワイヤ（２）の作動による前記可動要素（１２；２２；３２；４２；５２；６２；７２）の移動が、直線、回転、又は直線及び回転の組み合わせとされることを特徴とする請求項１又は２に記載の形状記憶合金製アクチュエータ。
【請求項4】
前記第１の形状記憶合金製ワイヤ（１）及び前記第２の形状記憶合金製ワイヤ（２）それぞれが、第１のセグメント（１３１，１３１′；２３１，２３１′；４３１，４３１′）と第２のセグメント（１３２，１３２′；２３２，２３２′；４３２，４３２′）とを備えており、前記第１のセグメント（１３１，１３１′；２３１，２３１′；４３１，４３１′）が、前記可動要素（１２；２２；３２；４２；５２；６２；７２）の移動を同時に駆動し、
少なくとも１つの前記可動ストッパ（３，３′，３′′，３′′′）の係合解除が、前記第１のセグメント（１３１，１３１′；２３１，２３１′；４３１，４３１′）及び前記第２のセグメント（１３２，１３２′；２３２，２３２′；４３２，４３２′）のうち少なくとも１つのセグメントによって制御されることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の形状記憶合金製アクチュエータ。
【請求項5】
前記第１の形状記憶合金製ワイヤ（１）及び前記第２の形状記憶合金製ワイヤ（２）それぞれが、第１のセグメント（４３１，４３１′）と第２のセグメント（４３２，４３２′）とを備えており、前記第１のセグメント（４３１，４３１′）と前記第２のセグメント（４３２，４３２′）との両方が、前記可動要素（４２）を同時に駆動し、複数の前記可動ストッパ（３，３′，３′′，３′′′）の係合解除を制御することを特徴とする請求項３に記載の形状記憶合金製アクチュエータ（４０）。
【請求項6】
１つ以上の弾性要素（１９，１９′；２９，２９′；３９，３９′）、転がり軸受、又は滑り軸受が、前記可動要素（１２；２２；３２）を前記静止フレーム（１１；２１；３１）の表面と接続していることを特徴とする請求項３に記載の形状記憶合金製アクチュエータ（１０；１０′；２０；３０）。
【請求項7】
前記可動ストッパ（３，３′，３′′，３′′′）の係合のための前記復帰機構が、弾性要素（１５，１５′；２５，２５′，２５′′，２５′′′；３５，３５′；４５，４５′，４５′′，４５′′′；５５，５５′；６５，６５′；７５，７５′，７５′′，７５′′′）を備えていることを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の形状記憶合金製アクチュエータ。
【請求項8】
前記可動ストッパ（３，３′，３′′，３′′′）の係合のための前記復帰機構が、１つ以上の永久磁石を備えていることを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の形状記憶合金製アクチュエータ。
【請求項9】
前記可動ストッパ（３，３′，３′′，３′′′）の係合のための前記復帰機構が、１つ以上の双安定要素を備えていることを特徴とする請求項１～８のいずれか一項に記載の形状記憶合金製アクチュエータ。
【請求項10】
前記可動ストッパ（３，３′，３′′，３′′′）が、摩擦ストッパとされることを特徴とする請求項１～９のいずれか一項に記載の形状記憶合金製アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、拮抗構成で利用される形状記憶合金製ワイヤの特性を活用した、多重安定性を有している形状記憶合金（ＳＭＡ）製アクチュエータに関する。一般的に言えば、形状記憶合金製ワイヤを基礎となるアクチュエータは、例えば負荷（encumbrance）の低減、重量削減、及び電力消費の低減のような様々な利点を提供するので、高度な小型化又は複雑なシステム／デバイスへの組み込みの単純化を実現することができる。
【0002】
最近のＳＭＡワイヤを基礎とするアクチュエータの例としては、特許文献１，特許文献２，及び特許文献３が挙げられる。これら特許文献に記載のすべてのデバイスは、アクチュエータが電力／電流を供給する必要なくＳＭＡ作動部品（ワイヤ）と結合された一種の機械式ロックを確実にする安定位置を２つしか有していないという欠点を抱えている。
【0003】
特許文献４には、回転及び直線変位可能な要素に拮抗構成で作用する２つの形状記憶合金製ワイヤを利用したＳＭＡを基礎とするアクチュエータが記載されている。このような記載された解決手段では、可動要素が、作動のために必要とされる変位とは関連しない′′擬似的な′′／′′寄生的な′′二次的運動を実行する必要がある。このような特性に起因して、上述の解決手段は、大部分の厳しい用途に適応することができない。例えば、このような擬似的な運動は、光学ズームにおけるカメラモジュールの画質を著しく低下させる。より具体的には、アクチュエータがロックされた状態でしか、画質が許容可能とはならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】米国特許出願第２００６／９２９８５００号明細書
【文献】米国特許出願第２００５／０１６０８５８号明細書
【文献】米国特許第７３６４２１１号明細書
【文献】米国特許出願第２００８／０２７１５５９号明細書
【文献】米国特許第８１５２９４１号明細書
【文献】米国特許第９３１５８８０号明細書
【文献】米国特許第８４３０９８１号明細書
【文献】米国特許第９０６８５６１号明細書
【文献】米国特許第６８３５０８３号明細書
【文献】国際公報第２０１９／００３１９８号
【非特許文献】
【0005】
【文献】′′Fundamental characteristics and design method for nickel-titanium shape memory′′,２００１年発行, PERIODICA POLYTECHNICA SER. MECH. ENG. VOL. 45, NO. 1, 75－86頁
【文献】“Konstruieren mit Konstruktionskatalogen. Band 2: Kataloge”，Springer-Verlag社，１９９４年発行
【文献】”A Study of the Properties of a High Temperature Binary Nitinol Alloy Above and Below its Martensite to Austenite Transformation Temperature”，著者Dennis W. Norwich，ＳＭＳＴ２０１０会議
【文献】http://memry.com/nitinol-iq/nitinol-fundamentals/transformation-temperatures
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明の目的は、形状記憶合金製ワイヤを用いたアクチュエータを提供することであり、従来技術の限界を克服することができる、より具体的には、依然として安定位置を維持するための電力／電流の供給を必要としないまま、達成可能な安定位置の数の制限を受けない形状記憶合金アクチュエータを提供することである。可動要素は、拮抗構成の第１の形状記憶合金製ワイヤ及び第２の形状記憶合金製ワイヤによって駆動され、可動要素の位置を同時に決定する。可動ロックは、フレームの表面を可動要素と結合する。可動ロックの係合解除は、第１の形状記憶合金製ワイヤ及び第２の形状記憶合金製ワイヤのうち少なくとも１つの形状記憶合金製ワイヤの作動によって制御される。可動ロックの係合は、形状記憶合金製ワイヤの冷却の際に少なくとも１つの復帰機構によって付与される復元力によって実施される。
【0007】
本発明について、以下の図面を参照しつつ説明する。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1A】本発明におけるアクチュエータの第１の実施例の概略的な側面図である。
【図1B】本発明におけるアクチュエータの第１の実施例の概略的な側面図である。
【図1C】第１の実施例の変形例の概略的な側面図である。
【図1D】第１の実施例の変形例の概略的な側面図である。
【図2A】本発明におけるアクチュエータの第２の実施例の概略的な側面図である。
【図2B】本発明におけるアクチュエータの第２の実施例の概略的な側面図である。
【図3A】本発明におけるアクチュエータの第３の実施例の概略的な側面図である。
【図3B】本発明におけるアクチュエータの第３の実施例の概略的な側面図である。
【図4A】本発明におけるアクチュエータの第４の実施例の概略的な側面図である。
【図4B】本発明におけるアクチュエータの第４の実施例の概略的な側面図である。
【図5A】本発明におけるアクチュエータの第５の実施例の概略的な側面図である。
【図5B】本発明におけるアクチュエータの第５の実施例の概略的な側面図である。
【図6A】本発明におけるアクチュエータの第６の実施例の概略的な側面図である。
【図6B】本発明におけるアクチュエータの第６の実施例の概略的な側面図である。
【図7A】本発明におけるアクチュエータの第７の実施例の概略的な側面図である。
【図7B】本発明におけるアクチュエータの第７の実施例の概略的な側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
図中において、幾つかの場合には、図面の理解を補助するために、様々な要素の大きさ及び寸法比が変更されている。特に、アクチュエータの他の要素とＳＭＡワイヤの直径との比率のみならず、例えば電流供給源、ワイヤ圧着／固定要素等のような、本発明を理解するために必要とされない補助的な要素は、当該発明の属する分野では知られた通常の手段であるので、図示されていない。
【0010】
本発明のすべての実施例に関連する共通の発明的特徴は、少なくとも２つの形状記憶合金製ワイヤを拮抗構成で使用することである。拮抗構成とすることにより、可動要素のロック、ロック解除、及び移動が、形状記憶合金製ワイヤの異なる作動度によって決定される。具体的には、電源が供給されていない場合には、移動を防止するロック係合となる一方、少なくとも１つの形状記憶合金製ワイヤを加熱することによってロックが解除されるが、ＳＭＡワイヤの異なる引っ張りに起因する平衡によって最終位置が決定される。所望の位置に到達すると同時に冷却することによって、到達した位置を維持することができると同時に復帰機構の作動に起因してロック係合となるので、可動要素をロック／ロック解除するためのさらなる作動機構が不要となる。
【0011】
【0012】
アクチュエータ１０は、構造フレーム１１と可動要素１２とを備えている。可動要素１２は、２つの拮抗する形状記憶合金製ワイヤ１，２によって、特に形状記憶合金製ワイヤ１，２の第１のセグメント１３１，１３１′によって駆動される。第１のセグメント１３１，１３１′はそれぞれ、可動要素１２の側面をフレーム１１の対向する側面と接続しており、これにより形状記憶合金製ワイヤ１，２の異なる作動レベルに従って、両方向に沿って可動要素１２を交互に駆動することができる。この点において、形状記憶合金製ワイヤ１，２がマルテンサイト相（低温）からオーステナイト相（高温）に遷移するに従って、形状記憶合金製ワイヤ１，２が可動要素１２に作用させる牽引力が大きくなる。形状記憶合金線の動作原理の詳細は、例えば非特許文献１に開示されるように、当業者には周知である。
【0013】
可撓性要素１９，１９′は、静止したフレーム１１の別の面を可動要素１２と接続しているので、これにより可動要素１２を支持し、且つ、可動要素１２を移動方向に案内しつつ、他の方向への可動要素１２の移動を防止することができる。
【0014】
アクチュエータロック機構は、２つの可動ストッパ３，３′から構成されており、例えば図１Ｂに表わすように、可動要素１２と接触すると摩擦によって可動要素１２をロックさせる一方、例えば図１Ａに表わすように、可動ストッパ３，３′が可動要素１２から脱離すると可動要素１２の移動を拘束しないようになっている。形状記憶合金製ワイヤ１，２の第２のセグメント１３２，１３２′がレバー１８，１８′を介して可動ストッパ３，３′に力を及ぼさない場合には、ホルダ１６，１６′をレバー１８，１８′と接続させているバネ１５，１５′の作用に起因して、可動ストッパ３，３′は可動要素１２と接触している。形状記憶合金製ワイヤの第２のセグメント１３２，１３２′は、一旦作動すると、可動ストッパ３，３′を可動要素１２から離隔するように且つ静止ピラー１７，１７′に向かって引っ張るので、可動要素１２の移動が、形状記憶合金製ワイヤ１，２の異なる作動レベルによって駆動される。
【0015】
明確にするために、形状記憶合金製ワイヤの第１のセグメント１３１，１３１′は、可動要素１２から隣接するフレーム１１に至るまで延在しており、形状記憶合金製ワイヤの第２のセグメント１３２，１３２′は、フレーム１１から連結レバー１８，１８′に至るまで延在している。
【0016】
図１Ａ及び１Ｂは、本発明の重要な概念を明らかにする。具体的には、形状記憶合金製ワイヤ１，２の活性化が可動ストッパ３，３′に対する作用を介して可動要素１２のロック解除を決定する一方、形状記憶合金の異なる作動レベル、すなわち、形状記憶合金に占めるオーステナイト相の量が、（温度過渡の際における）移動と引張ワイヤの温度が最終温度である場合における最終位置とを決定する。拮抗構成の他方のワイヤは、可動要素１２を摩擦ロック３，３′から確実に係合解除するために、少なくとも最小の作動レベルに、より具体的には引張ワイヤより低い作動レベルに維持される。可動要素についてロック機能を変位機能から結合解除することによって、可動要素の位置を一層正確に制御可能となるので、例えば光学ズーム機能、（例えば、監視目的の）小型カメラの位置決め機構、小型ロボットアーム、ロボットハンド、人工装具のような、より困難な用途に適用させることができる。
【0017】
本発明におけるアクチュエータは、図１Ｃ及び図１Ｄの概略的な側面図に表わすように、１つの可動ストッパのみを有している場合があり、この場合、アクチュエータ構造体１０′は、左側の制動′′ブロック′′、すなわち可動ストッパ３とバネ１５とホルダ１６と静止ピラー１７とレバー１８とから成る組立体の存在のみ除けば、図１Ａ及び図１Ｂに表わすアクチュエータ構造体と同一であることに留意すべきである。この場合には、形状記憶合金製ワイヤ１は、形状記憶合金製ワイヤ１の第２のセグメント１３２を介して、可動ストッパ３を可動要素１２から係合解除／変位させる役割を果たす一方、可動要素１２の移動は、形状記憶合金製ワイヤ１，２の異なる作動レベルによって決定される。
【0018】
図１Ｃ及び図Ｄに表わす実施例において例示するように、２つの拮抗する形状記憶合金製ワイヤは、等しい長さ及び直径を有している（すなわち、差／許容差が±５％以内である）ことが望ましいが、異なる長さを有している場合もある。説明する以下のすべての実施例において、拮抗する形状記憶合金製ワイヤは、等しい長さを有しているが、このような要件は、必須の特徴ではない。
【0019】
図１Ａ及び図１Ｂ並びに図１Ｃ及び図１Ｄの概略図に表わすアクチュエータでは、一般に、ＳＭＡワイヤの一部分が、１つ以上の可動ストッパに作用することによってロック解除するように特化しているが、このようなアクチュエータは、ＳＭＡワイヤの特定の専用部分に連結された動作範囲が自動ロック能力によって減少しないので、高ストロークを実現するための解決策として有益である。このことは、可動要素からアクチュエータフレームに向かうワイヤの全長が可動要素の変位に貢献することを意味する。
【0020】
図２Ａ及び２Ｂは、本発明におけるアクチュエータの第２の実施例２０の概略的な側面図である。
【0021】
アクチュエータ１０と同様に、アクチュエータ２０は、構造フレーム２１と可動要素２２とを備えており、可動要素２２は、２つの拮抗するＳＭＡワイヤ１，２によって駆動される。ＳＭＡワイヤ１，２は、相対する方向に交互に可動要素２２を駆動するために、可動要素２２の側面それぞれを構造フレーム２１の対向する表面それぞれと接続させている第１のセグメント２３１，２３１′を有している。可撓性要素２９，２９′は、静止フレーム２１の他の表面を可動要素２２と接続しているので、可動要素２２を支持する共に可動要素２２を可動要素２２の移動方向に案内しつつ、他の方向への移動を防止することができる。
【0022】
アクチュエータ２０は、２つのスペーサ／静止ピラー２４，２４′と、２つの可動式摩擦ストッパ３，３′とをさらに備えており、可動ストッパ３，３′は、２つの形状記憶合金製ワイヤ１，２のうち一方の形状記憶合金製ワイヤのみが部分的に作動した場合であっても、可動式摩擦ストッパ３，３′を確実に同期作動させるリンク要素２７の上面に配設されている。４つの横方向のバネ２５，２５′，２５′′，２５′′′は、第１の実施例のバネ１５，１５′及びホルダ１６，１６′と同様に、リンク要素２７をホルダ２６，２６′に接続させている。
【0023】
リンク要素２７の垂直方向の位置決めは、形状記憶合金製ワイヤの第２のセグメント２３２，２３２′によって制御されるレバー２８，２８′が２つの上側バネ２５′′，２５′′に作用することによって調節される。一方、他方の２つの下側バネ２５，２５′は、レバーによって制御されず、可動要素２２の変位に対して垂直な方向にリンク要素２７を案内することを補助するので、リンク要素２７の回転を防止することができる。図２Ａは、リンク要素２７がスペーサ２４，２４′に載置された状態において、′′制動′′力が可動要素２２に作用していない状況を表わす。一方、図２Ｂは、リンク要素２７が可動ストッパ３，３′を介して可動要素２２に接触するように駆動され、その結果として摩擦拘束力を可動要素２２に作用させている状況を表わす。この場合には、可動要素２２のロック／ロック解除は、リンク要素２７と可動ストッパ３，３′、バネ２５，２５′，２５′′，２５′′′、レバー２８，２８′、及びホルダ２６，２６′との複合作用によって実現される。
【0024】
図３Ａ及び図３Ｂは、本発明における第３の実施例を概略的に表わす。この場合には、アクチュエータ３０は、２つの拮抗する形状記憶合金製ワイヤ１，２に接続されている可動要素３２を備えている。形状記憶合金製ワイヤそれぞれが、第１のセグメント３３１，３３１′と第２のセグメント３３２，３３２′とを有している。第１のセグメント３３１，３３１′は、可動要素３２を可動要素３２の上方に位置するアクチュエータフレーム３１の表面と接続させている。一方、第２のセグメント３３２，３３２′は、可動要素３２を可動要素３２の下方に位置するレバー３８，３８′と接続させている。レバー３８，３８′は、バネ３５，３５′を介して、ホルダ３６，３６′に接続されている。
【0025】
形状記憶合金製ワイヤ１，２が作動していない場合には、（レバー３８，３８′の頂面に且つレバー３８，３８′の内縁に配置された）可動式摩擦ストッパ３，３′が、可動要素３２の変位を阻止する（図３Ｂ参照）。一方、形状記憶合金製ワイヤ１，２が作動すると、形状記憶合金製ワイヤ１，２の第２のセグメントの牽引によって、形状記憶合金製ワイヤ１，２が、レバー３８，３８′がそれぞれ、端部ストッパ要素３４，３４′と接触している間に、可動要素３２から摩擦ストッパ３，３′を離隔させるようにレバー３８，３８′の外縁を持ち上げる（図３Ａ参照）。また、当該実施例では、２つの垂直な可撓性要素３９，３９′が、望ましくない方向への動きを防止しつつ（すなわち、回転を回避しつつ）、可動要素３２を進行方向に案内する。
【0026】
図４Ａ及び４Ｂは、本発明における第４の実施例を概略的に表わす。この場合には、アクチュエータ４０は、２つの拮抗する形状記憶合金製ワイヤ１，２によって駆動される可動要素４２を備えている。形状記憶合金製ワイヤ１，２の中心点が可動要素４２に接続されている一方、形状記憶合金製ワイヤ１，２の端部それぞれが、可動ストッパ３，３，′３′′，３′′′を担持するバネ４５，４５′，４５′′それぞれに接続されている。従って、このような特定の構成では、形状記憶合金製ワイヤ１，２のいずれの部分も、アクチュエータフレーム４１に直接接続されていないが、形状記憶合金製ワイヤ１，２は、バネ４５，４５′，４５′′，４５′′′及び当該バネが取り付けられたホルダ４６，４６′，４６′′，４６′′′を介して、アクチュエータフレーム４１に接続されている。
【0027】
当該実施例では、ＳＭＡワイヤ１，２それぞれは、第１のセグメント４３１，４３１′と第２のセグメント４３２，４３２′とを有しており、第１のセグメント４３１，４３１′と第２のセグメント４３２，４３２′とは両方とも、可動式摩擦ストッパ３，３′，３′′，３′′′をホルダ４６，４６′，４６′′，４６′′′と接触させることによって可動式摩擦ストッパ３，３′，３′′，３′′′を係合解除しつつ（図４Ａ参照）、形状記憶合金製ワイヤ１，２の異なる作動レベルに従って当該セグメントの最終位置を決定する可動要素に作用する。言うまでもなく、図４Ｂに表わす係合位置は、ＳＭＡワイヤ１，２の冷却時におけるバネ４５，４５′，４５′′，４５′′の作用に起因する。
【0028】
また、本発明は、回転アクチュエータ、すなわち、本発明の同一の発明概念を利用しつつ、拮抗する形状記憶合金製ワイヤの作用下において可動（回転可能）要素を回転させるアクチュエータを包含することを意図している。言い換えれば、形状記憶合金製ワイヤの作動が可動（回転可能）要素のロック解除を決定する一方、異なる形状記憶合金の作動レベル、すなわちオーステナイト相の割合が、（温度過渡の際における）回転の方向及び程度、並びに形状記憶合金製ワイヤが自身の設定温度に調整された場合における最終位置を決定する。当該設定温度において、形状記憶合金製ワイヤがロック係合するように同時に冷却された場合に、形状記憶合金製ワイヤは当該最終位置にロックされる。
【0029】
図５Ａ及び図５Ｂは、本発明における回転可能なアクチュエータの例示的な実施例の概略的な側面図である。アクチュエータ５０は、ローラ５２（可動要素）を備えている。ローラ５２は、分割されてない構成でローラ５２の側面それぞれに接続された２つの拮抗する形状記憶合金製ワイヤ１，２に接続されている一方、ローラ５２がサポート５９を介して取り付けられたアクチュエータフレーム５１の表面に接続されている。
【0030】
２つのレバー５８，５８′が、バネ５５，５５′を介してフレーム５１の側面それぞれに取り付けられており、ローラ５２に隣接する頂端部に可動式のストッパ３，３′を備えており、低端部に転動ピン５００，５００′を備えている。形状記憶合金製ワイヤ１，２は、レバー５８，５８′とローリングピン５００，５００′との間に挿置されているので、レバー５８，５８′が作動した場合には、形状記憶合金製ワイヤ１，２は、ローラ５２から離隔するように且つ静止ピラー５６，５６′に向かってストッパ３，３′を移動させ、図５Ａに表わすロック解除位置に到達させる。ＳＭＡワイヤ１，２の冷却時には、レバー５８，５８′の移動は、バネ５５，５５′によって、図５Ｂに表わすロック位置に復帰するように制御される。
【0031】
図６Ａ及び図６Ｂは、本発明におけるさらなる回転可能なアクチュエータについての第６の実施例の概略的な側面図である。この場合には、アクチュエータ６０は、２つのＬ字状アーム６８，６８′を介して２つの形状記憶合金製ワイヤ１，２に接続されている揺動可能な（可動式の）Ｔ字状要素６２を備えている。形状記憶合金製ワイヤ１，２は、固定されたアクチュエータフレーム６１に接続されている。Ｔ字状要素６２は、Ｔ字の基部に回転可能に接続されたサポート６９を介して、固定されたアクチュエータフレーム６１に取り付けられている。２つのＬ字状アーム６８，６８′は、一報の端部において、Ｔ字状要素６２の横梁の下面から突出した２つの線形バネ６５，６５′に接続されており、他方の端部において、可動式摩擦ストッパ３，３′を介してＳＭＡワイヤ１，２に接続されている。適切な静止要素６７，６７′が、好ましくはアーム６８，６８′の角部とＴ字状要素６２との間に設けられており、アーム６８，６８′又はＴ字状要素６２に取り付けられている。可動式摩擦ストッパ３，３′とアクチュエータフレーム６１の隣接する曲面との係合／係合解除の制御はそれぞれ、バネ６５，６５′とＳＭＡワイヤ１，２とによって実現される。
【0032】
図７Ａ及び７Ｂは、本発明におけるアクチュエータの第７の実施例の概略的な側面図である。図７Ａ及び７Ｂでは、上部フランジを具備する略Ｕ字状の形態をした可動要素７２が、大型の略Ｕ字状の形態をしたリンクフレーム７７に結合されており、可動要素７２の上部フランジが、中間バネ７５，７５′、７５′′、７５′′′を介して、リンクフレーム７７に載置可能とされる。可動要素７２の移動は、一組の拮抗する形状記憶合金製ワイヤ１，２によって制御される。形状記憶合金製ワイヤ１，２それぞれは、３つのセグメント、すなわち静止フレーム７１の表面を可動要素７２の外側頂縁部と接続するための第１のセグメント７３１，７３１′と、静止フレーム７１の反対側の表面をリンクフレーム７７の外側底縁部と接続させるための第２のセグメント７３２，７３２′と、第１のセグメント７３１，７３１′と第２のセグメント７３２，７３２′との間に延在している第３のセグメント７３３，７３３′とを備えている。
【0033】
アクチュエータのロック位置（図７Ｂ参照）は、リンクフレーム７７の下方に取り付けられている可動式摩擦ストッパ３，３′がフレーム７１の表面と接触している場合に実現される。形状記憶合金製ワイヤの作動の際に、より具体的には形状記憶合金製ワイヤの第３セグメント７３３，７３３′によって、リンクフレーム７７が上昇し、これにより可動式摩擦ストッパ３，３′が、フレーム７１の当該表面と接触しなくなる（図７Ａ参照）。
【0034】
図１Ａ～１Ｂと同様に、可撓性要素７９，７９′は、フレーム１０１の別の表面を、より具体的にはロック位置において摩擦ストッパ３，３′が接触している表面に対して反対側の表面を可動要素７２と接続することによって、フレーム１０１を支持すると共にフレーム１０１を移動方向に案内しつつ、他の方向へのフレーム１０１の移動を防止することができる。
【0035】
図２Ａ～図２Ｂに表わす第２の実施例の場合と同様に、リンクフレーム７７が可動ストッパの変位を管理しているので、可動要素７２は、可動ストッパ３，３′を係合／係合解除させるために可動要素７２の垂直方向の（二次的／寄生的な）変位を必要とせず、横方向のみに変位する。
【0036】
すべての図面における可動要素の描写を比較すれば理解可能なように、本発明は、特定の輪郭又は幾何学的形状の可動要素に限定される訳ではない。
【0037】
従前の図面に表わす実施例は、本発明の技術的範囲に属する典型例にすぎず、本発明は、これら図面に図解された実施例に限定される訳ではないが、直接的な変形例を含んでおり、例えば、形状記憶合金製ワイヤは、長さ、直径、組成、又は配置の点において同一である必要は無く、上述のように非対称であっても良いことに留意すべきである。
【0038】
図示の様々な実施例に示す復帰要素（１５，１５′，・・・，７５′′，７５′′′）に関しては、薄肉の可撓性要素（撓み部（flexures））の利用が望ましいが、古典的なバネ、又は例えばゴムやエラストマー緩衝材のような他のタイプの弾性要素の利用であっても良い。また、可動素子のロック位置決めのための他の受動素子としては、例えば、強磁性元素と組み合わせた永久磁石を利用することもできる。双安定機構が復帰要素に利用される場合には、可動要素を位置決めしつつ、ＳＭＡワイヤの最小張力を維持する必要は無い。上述の事項のすべてが、当業者には周知であり、適切な双安定機構は、例えば非特許文献２に開示されている。
【0039】
図示の例は、一般に、可動要素の摩擦接触ロックを利用するが、代わりに、可動要素の実現可能なロック位置の数を制限しつつ、より高い保持力を発生させる形状ロック接触面（form-locking contacting surface）を利用しても良い。また、本発明の利点（二次移動の抑制）を実現するためには、ロックを実現するための、可動ストッパを介した可動要素の静止フレームの表面との結合が、ロック係合のための復元力を付与する復帰機構に取り付けられたロック機構（例えば、第１の実施例におけるバネ１５，１５′及びホルダ１６，１６′）を介して間接的に得られることが必須である。
【0040】
可動要素のガイド手段は、可撓性要素のみならず、例えばすべり軸受やころ軸受を備えている。
【0041】
本発明は、特定の形状記憶合金材料に限定される訳ではないが、例えば特許文献５、特許文献６、及び特許文献７に記載のニチノールのようなＮｉ－Ｔｉ系合金が望ましい。
【0042】
ニチノールは、その処理に応じて超弾性ワイヤの挙動又は形状記憶合金の挙動を代替的に示すことができる。交互に示すことがある。ニチノールの特性と当該特性を実現するための方法とは、例えば非特許文献３に開示されるように、当業者には周知である。
【0043】
ニチノール自体が利用されても良いが、転移温度に関するニチノールの特性は、例えばＨｆ，Ｎｂ，Ｐｔ，Ｃｕのような元素を添加することによって調整されても良い。材料合金の適切な選択と当該材料合金の特性は、非特許文献４に開示されるように、当業者には周知である。
【0044】
また、形状記憶合金製ワイヤは、“単体”で利用して良いが、熱管理すなわち作動後の形状記憶合金製ワイヤの冷却を改善するためにコーティング／被膜を施して利用しても良い。コーティング被膜は、熱伝導体である電気絶縁コーティングを用いて残留熱を管理する方法を開示している特許文献８に記載のように均一であっても良いが、特許文献９には、作動サイクルそれぞれの後に冷却を改善可能とされる周囲被膜を具備する形状記憶合金製ワイヤが開示されている。また、優位には、特許文献１０に開示されるように、相変化材料が適切に分散されたコーティングも利用することができる。
【0045】
形状記憶合金製ワイヤの直径は、優位には２０μｍ～２００μｍとされる。また、形状記憶合金線が実体物であれば、円状の断面でなくても良いので、“直径”との用語は、最小の囲み円の直径を意図することを強調することが重要である。
【符号の説明】
【0046】
１ 形状記憶合金製ワイヤ
２ 形状記憶合金製ワイヤ
３ 可動ストッパ
３′ 可動ストッパ
１０ アクチュエータ
１１ 構造フレーム
１２ 可動要素
１５ バネ（復帰要素）
１５′ バネ（復帰要素）
１６ ホルダ
１６′ ホルダ
１７ 静止ピラー
１７′ 静止ピラー
１８ レバー
１８′ レバー
１９ 可撓性要素
１９′ 可撓性要素
２０ アクチュエータ
２１ 構造フレーム
２２ 可動要素
２４ 静止ピラー
２４′ 静止ピラー
２５ バネ
２５′ バネ
２６ ホルダ
２６′ ホルダ
２７ リンク要素
２８ レバー
２８′ レバー
２９ 可撓性要素
２９′ 可撓性要素
３０ アクチュエータ
３４ 端部ストッパ要素
３４′ 端部ストッパ要素
３８ レバー
３８′ レバー
４５ バネ
４５′ バネ
４６ ホルダ
４６′ ホルダ
５０ アクチュエータ
５２ ローラ
５５ バネ
５５′ バネ
５６ 静止ピラー
５６′ 静止ピラー
５８ レバー
５８′ レバー
６１ アクチュエータフレーム
６２ Ｔ字状要素
６５ バネ
６５′ バネ
６８ アーム
６８′ アーム
６９ サポート
７１ 静止フレーム
７７ リンクフレーム
１３１ （形状記憶合金製ワイヤの）第１のセグメント
１３１′ （形状記憶合金製ワイヤの）第１のセグメント
１３２ （形状記憶合金製ワイヤの）第２のセグメント
１３２′ （形状記憶合金製ワイヤの）第２のセグメント
３３１ （形状記憶合金製ワイヤの）第１のセグメント
３３１′ （形状記憶合金製ワイヤの）第１のセグメント
３３２ （形状記憶合金製ワイヤの）第２のセグメント
３３２′ （形状記憶合金製ワイヤの）第２のセグメント
４３１ （形状記憶合金製ワイヤの）第１のセグメント
４３１′ （形状記憶合金製ワイヤの）第１のセグメント
４３２ （形状記憶合金製ワイヤの）第２のセグメント
４３２′ （形状記憶合金製ワイヤの）第２のセグメント
２ 形状記憶合金製ワイヤ
３ 可動ストッパ
３′ 可動ストッパ
１０ アクチュエータ
１１ 構造フレーム
１２ 可動要素
１５ バネ（復帰要素）
１５′ バネ（復帰要素）
１６ ホルダ
１６′ ホルダ
１７ 静止ピラー
１７′ 静止ピラー
１８ レバー
１８′ レバー
１９ 可撓性要素
１９′ 可撓性要素
２０ アクチュエータ
２１ 構造フレーム
２２ 可動要素
２４ 静止ピラー
２４′ 静止ピラー
２５ バネ
２５′ バネ
２６ ホルダ
２６′ ホルダ
２７ リンク要素
２８ レバー
２８′ レバー
２９ 可撓性要素
２９′ 可撓性要素
３０ アクチュエータ
３４ 端部ストッパ要素
３４′ 端部ストッパ要素
３８ レバー
３８′ レバー
４５ バネ
４５′ バネ
４６ ホルダ
４６′ ホルダ
５０ アクチュエータ
５２ ローラ
５５ バネ
５５′ バネ
５６ 静止ピラー
５６′ 静止ピラー
５８ レバー
５８′ レバー
６１ アクチュエータフレーム
６２ Ｔ字状要素
６５ バネ
６５′ バネ
６８ アーム
６８′ アーム
６９ サポート
７１ 静止フレーム
７７ リンクフレーム
１３１ （形状記憶合金製ワイヤの）第１のセグメント
１３１′ （形状記憶合金製ワイヤの）第１のセグメント
１３２ （形状記憶合金製ワイヤの）第２のセグメント
１３２′ （形状記憶合金製ワイヤの）第２のセグメント
３３１ （形状記憶合金製ワイヤの）第１のセグメント
３３１′ （形状記憶合金製ワイヤの）第１のセグメント
３３２ （形状記憶合金製ワイヤの）第２のセグメント
３３２′ （形状記憶合金製ワイヤの）第２のセグメント
４３１ （形状記憶合金製ワイヤの）第１のセグメント
４３１′ （形状記憶合金製ワイヤの）第１のセグメント
４３２ （形状記憶合金製ワイヤの）第２のセグメント
４３２′ （形状記憶合金製ワイヤの）第２のセグメント
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図1D】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】