(57)【要約】【課題】形状記憶合金を用いたアクチュエータの組み立て時に良好な作業性を得られる技術を提供する。【解決手段】固定子２２と、固定子２２に対してＺ方向に移動可能な可動子２４と、温度変化により伸縮可能な形状記憶合金を素材として構成され、縮み変形により可動子２４をＺ方向の一方側に駆動可能な伸縮部材２６と、Ｚ方向での固定子２２と可動子２４の分離を規制可能な分離規制部材２８と、分離規制部材２８とは別に設けられ、Ｚ方向と直交するＸ方向及びＹ方向での固定子２２に対する可動子２４の位置を保持可能な位置保持構造８０と、備えるアクチュエータ１０。【選択図】図２
2020094525.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子と、
前記固定子に対して第１方向に移動可能な可動子と、
温度変化により伸縮可能な形状記憶合金を素材として構成され、縮み変形により前記可動子を前記第１方向の一方側に駆動可能な伸縮部材と、
前記第１方向での前記固定子と前記可動子の分離を規制可能な分離規制部材と、
前記分離規制部材とは別に設けられ、前記第１方向と直交する二方向での前記固定子に対する前記可動子の位置を保持可能な位置保持構造と、を備えるアクチュエータ。
【請求項２】
前記位置保持構造には、第１位置保持構造が含まれ、
前記第１位置保持構造は、
前記固定子に設けられる受け部と、
前記可動子に設けられる位置決め部と、を備え、
前記受け部と前記位置決め部の接触によって、前記二方向での前記固定子に対する前記可動子の位置が保持され、
前記位置決め部は、駆動対象を押圧する押圧部を兼ねている請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記固定子と前記可動子の間に配置され、前記第１方向の他方側に前記可動子を付勢可能な付勢部材を備え、
前記位置保持構造には、第２位置保持構造が含まれ、
前記第２位置保持構造は、
前記固定子に設けられ、前記二方向での前記固定子に対する相対移動を規制可能に前記付勢部材を支持する固定子側支持部と、
前記可動子に設けられ、前記二方向での前記可動子に対する相対移動を規制可能に前記付勢部材を支持する可動子側支持部と、
前記付勢部材と、を備える請求項１または２に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記伸縮部材は、前記第１方向での前記固定子及び前記可動子の離脱を規制するように張り渡される請求項１から３のいずれかに記載のアクチュエータ。
【請求項５】
固定子と、
前記固定子に対して第１方向に移動可能な可動子と、
温度変化により伸縮可能な形状記憶合金を素材として構成され、縮み変形により前記可動子を前記第１方向の一方側に駆動可能な伸縮部材と、を備え、
前記伸縮部材は、前記第１方向での前記固定子及び前記可動子の離脱を規制するように張り渡されるアクチュエータ。
【請求項６】
前記伸縮部材は、前記固定子と前記可動子に巻き付けられる請求項４または５に記載のアクチュエータ。
【請求項７】
前記固定子は、長尺体であり、
前記伸縮部材は、前記伸縮部材の巻き方向に向かうにつれて前記固定子の長手方向に延びるように前記固定子と前記可動子に巻き付けられている請求項６に記載のアクチュエータ。
【請求項８】
前記固定子及び前記可動子の少なくとも一方には、前記伸縮部材が内側に配置される溝部が設けられる請求項６または７に記載のアクチュエータ。
【請求項９】
前記伸縮部材は、前記溝部の両側面に接触している請求項８に記載のアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、形状記憶合金（ＳＭＡ：Shape Memory Alloy）を用いたアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、小型化を図れるアクチュエータとして、形状記憶合金を用いたＳＭＡアクチュエータが知られる。ＳＭＡアクチュエータは、形状記憶合金製の伸縮部材を備え、伸縮部材の温度変化による伸縮を利用して駆動対象を駆動できる。
【０００３】
特許文献１のＳＭＡアクチュエータは、固定子と、固定子に対して移動可能な可動子と、固定子と可動子の間に張り渡される伸縮部材と、可動子を移動可能に固定子に取り付けるネジとを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−８８８１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者は、特許文献１のアクチュエータを検討したところ、次の課題があるとの認識を得た。特許文献１のアクチュエータは、ネジにより固定子に可動子を取り付けるまで、固定子と可動子が容易にばらけてしまう。よって、アクチュエータの組み立て時の作業性の面で改良の余地があった。
【０００６】
本発明のある態様は、このような課題に鑑みてなされ、その目的の１つは、形状記憶合金を用いたアクチュエータの組み立て時に良好な作業性を得られる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述の課題を解決するための本発明の第１態様はアクチュエータである。第１態様のアクチュエータは、固定子と、前記固定子に対して第１方向に移動可能な可動子と、温度変化により伸縮可能な形状記憶合金を素材として構成され、縮み変形により前記可動子を前記第１方向の一方側に駆動可能な伸縮部材と、前記第１方向での前記固定子と前記可動子の分離を規制可能な分離規制部材と、前記分離規制部材とは別に設けられ、前記第１方向と直交する二方向での前記固定子に対する前記可動子の位置を保持可能な位置保持構造とを備えるアクチュエータ。
【０００８】
この態様によれば、アクチュエータの組み立て時に良好な作業性を得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態の駆動装置の構成図である。
【図２】第１実施形態のアクチュエータの使用状態を示す側面断面図である。
【図３】第１実施形態のアクチュエータの斜視図である。
【図４】第１実施形態のアクチュエータの側面図である。
【図５】第１実施形態のアクチュエータの平面図である。
【図６】第１実施形態のアクチュエータの他の使用状態を示す側面断面図である。
【図７】図７（Ａ）は、アクチュエータの組み立て時の途中状態を示す側面断面図であり、図７（Ｂ）は、他の途中状態を示す側面断面図である。
【図８】図２の範囲Ｓａの拡大図である。
【図９】第２実施形態のアクチュエータの側面断面図である。
【図１０】第３実施形態のアクチュエータの模式的な側面断面図である。
【図１１】第４実施形態のアクチュエータの模式的な側面断面図である。
【図１２】第５実施形態のアクチュエータの模式的な側面断面図である。
【図１３】第５実施形態のアクチュエータの模式的な平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態の一例を説明する。同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。各図面では、説明の便宜のため、構成要素の一部を適宜省略したり、その寸法を適宜拡大、縮小する。図面は符号の向きに合わせて見るものとする。本明細書での「接触」、「固定」とは、特に明示がない限り、言及している条件を二者が直接的に満たす場合の他に、他の部材を介して満たす場合も含む。
【００１１】
（第１の実施の形態）
図１、図２を参照する。アクチュエータ１０が用いられる駆動装置１２を説明する。本実施形態の駆動装置１２は、アクチュエータ１０の駆動対象１４を往復動させることで、駆動対象１４に触れているユーザＵに触感を付与可能な触感付与装置である。本実施形態の駆動対象１４は、タッチパネル装置のタッチパネルである。
【００１２】
駆動装置１２は、駆動対象１４を押圧するアクチュエータ１０と、アクチュエータ１０の押圧方向Ｐａとは反対側の反押圧方向Ｐｂに駆動対象１４を付勢する付勢部１６と、を備える。付勢部１６は、たとえば、コイルスプリング等の弾性体である。
【００１３】
駆動装置１２は、駆動対象１４に対するタッチ操作を検出可能なタッチ検出部１８と、タッチ検出部１８の検出結果に基づき、アクチュエータ１０の伸縮部材２６（後述する）に対する通電を制御可能な制御部２０と、を備える。タッチ検出部１８は、たとえば、タッチパネルに組み込まれる静電容量式タッチセンサ等である。制御部２０は、コンピュータのＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の組み合わせにより構成される。
【００１４】
図２〜図５を参照する。アクチュエータ１０は、主に、固定子２２と、可動子２４と、伸縮部材２６と、分離規制部材２８と、付勢部材３０と、を備える。
【００１５】
可動子２４は、固定子２２に対して第１方向（以下、単にＺ方向という）に移動可能である。詳しくは、可動子２４は、固定子２２とＺ方向に対向しており、そのＺ方向の両側に移動可能である。Ｚ方向の一方側（図２中の上側）は、可動子２４が駆動対象１４を押圧する押圧方向Ｐａとなり、Ｚ方向の他方側（図２中の下側）は反押圧方向Ｐｂとなる。以下、押圧方向Ｐａを上側又は上方向といい、反押圧方向Ｐｂを下側又は下方向ともいう。
【００１６】
本実施形態の固定子２２と可動子２４は、全体として、Ｚ方向と交差する第２方向Ｘ（以下、単にＸ方向ともいう）に延びる長尺体である。固定子２２と可動子２４は直線状に延びる長尺体である。Ｘ方向は固定子２２や可動子２４の長手方向であり、本実施形態ではＺ方向と直交する。以下、Ｚ方向及びＸ方向に直交する第３方向ＹをＹ方向という。
【００１７】
固定子２２は、可動子２４とＺ方向に対向する箇所よりＸ方向に突き出る突出部２２ａを備える。本実施形態の突出部２２ａは、可動子２４とＺ方向に対向する箇所に対してＸ方向両側に設けられる。突出部２２ａには、駆動対象１４が組み込まれる外部機器に取り付けられる被取付部２２ｂが設けられる。固定子２２の被取付部２２ｂは、ねじ部材等の取付部材３２を用いて、外部機器のアクチュエータ取付部３４に取り付けられる。
【００１８】
本実施形態の可動子２４は、固定子２２を間に挟んで駆動対象１４とはＺ方向の反対側に配置される。本実施形態の固定子２２は上側に配置され、可動子２４は下側に配置される。本実施形態の押圧方向Ｐａは可動子２４が固定子２２に近づく方向となり、反押圧方向Ｐｂは可動子２４が固定子２２から遠ざかる方向となる。可動子２４は、駆動対象１４を押圧するための押圧部２４ａを備える。詳細は後述する。
【００１９】
伸縮部材２６は、線状のワイヤーを例示するが、帯状のベルト等でもよい。伸縮部材２６の両端側部分は、固定部材３６を用いて固定子２２に固定される。本実施形態では固定子２２の突出部２２ａに固定される。本実施形態の固定部材３６はねじ部材であり、固定子２２に設けられる雌ねじ部２２ｃにねじ込まれる。固定部材３６は、固定子２２との間に伸縮部材２６の一部を挟み込むことで、伸縮部材２６を固定子２２に固定する。伸縮部材２６の両端側部分は、不図示の電気配線を介して制御部２０に電気的に接続される。
【００２０】
伸縮部材２６は、温度変化により伸縮可能な形状記憶合金を素材として構成される。この形状記憶合金は、たとえば、Ｎｉ−Ｔｉ合金等である。形状記憶合金製の伸縮部材２６は、加熱による逆変態（オーステナイト変態）により縮み変形可能であるとともに、冷却によるマルテンサイト変態により伸び変形可能である。
【００２１】
本実施形態の伸縮部材２６は、固定子２２と可動子２４に巻き付けられている。伸縮部材２６の巻き付け箇所の内側には固定子２２と可動子２４の両方が配置される。伸縮部材２６は、固定子２２と可動子２４のＺ方向に対向している箇所に巻き付けられる。
【００２２】
伸縮部材２６は、固定子２２のＺ方向の外面部２２ｄと可動子２４のＺ方向の外面部２４ｄとに交互に接触するように巻き付けられる。ここでの固定子２２の外面部２２ｄとは、可動子２４とはＺ方向の反対側に設けられる固定子２２の一部をいう。また、可動子２４の外面部２４ｄとは、固定子２２とはＺ方向の反対側に設けられる可動子２４の一部をいう。これにより、伸縮部材２６は、Ｚ方向での固定子２２及び可動子２４の離脱を規制するように張り渡される。また、伸縮部材２６は、Ｙ方向での固定子２２及び可動子２４の相対的な動きを規制するように張り渡される。
【００２３】
本実施形態の伸縮部材２６は、伸縮部材２６の巻き方向Ｐｃに向かうにつれて、Ｘ方向に延びるように固定子２２と可動子２４に巻き付けられている。ここでの巻き方向Ｐｃとは、伸縮部材２６が巻き付けられている箇所で伸縮部材２６の長手方向に沿う方向をいう。この一例として、本実施形態の伸縮部材２６は、固定子２２と可動子２４に螺旋状に巻き付けられている。
【００２４】
伸縮部材２６には、付勢部材３０の付勢力が可動子２４を介して付与されており、その付勢力により張力が付与される。本実施形態では、固定子２２から可動子２４がＺ方向で遠ざかる方向に付勢力が付与される。これにより、可動子２４は、固定子２２から間隔を空けた位置に配置される。伸縮部材２６は、このような張力を付与された状態で固定子２２及び可動子２４に交互に接触するように張り渡されることになる。本実施形態の伸縮部材２６は、縮み変形によって、Ｚ方向において可動子２４を固定子２２に近づける方向（押圧方向Ｐａ）に駆動可能である。
【００２５】
分離規制部材２８は、Ｚ方向での固定子２２と可動子２４の分離を規制可能である。分離規制部材２８は、伸縮部材２６と同様、ねじ部材等の固定部材を用いて、固定子２２に固定される。本実施形態の分離規制部材２８は伸縮部材２６が兼ねている。
【００２６】
付勢部材３０は、可動子２４を反押圧方向Ｐｂに付勢可能である。本実施形態の付勢部材３０は、コイルスプリング、つまり、弾性体である。本実施形態の付勢部材３０は固定子２２と可動子２４の間に配置される。
【００２７】
固定子２２には、Ｘ方向及びＹ方向での固定子２２に対する相対移動を規制可能に付勢部材３０を支持する固定子側支持部２２ｅが設けられる。本実施形態の固定子側支持部２２ｅは、付勢部材３０のＺ方向の一端部を収納する有底凹部であるが、付勢部材３０の一端部の内部に嵌め込まれる凸部等でもよい。可動子２４には、Ｘ方向及びＹ方向での可動子２４に対する相対移動を規制可能に付勢部材３０を支持する可動子側支持部２４ｅが設けられる。本実施形態の可動子側支持部２４ｅは、付勢部材３０のＺ方向の他端部を収納する有底凹部であるが、付勢部材３０の他端部の内部に嵌め込まれる凸部等でもよい。
【００２８】
ここで、アクチュエータ１０は、Ｙ方向及びＺ方向の二方向での固定子２２に対する可動子２４の位置を保持する位置保持構造８０を備える。本実施形態の位置保持構造８０には第１位置保持構造８０が含まれる。第１位置保持構造８０は、固定子２２に設けられる受け部４０と、可動子２４に設けられる位置決め部４２とを備える。第１位置保持構造８０は、受け部４０と位置決め部４２の接触によって、前述のように固定子２２に対する可動子２４の位置を保持する。
【００２９】
本実施形態において、位置決め部４２は、可動子２４からＺ方向に突き出る凸部４４である。この凸部４４は、固定子２２に対して可動子２４のＺ方向に対向する箇所から突き出ている。また、本実施形態において、受け部４０は凸部４４が差し込まれる凹部４６である。本実施形態において、凸部４４は柱状をなしており、凹部４６は固定子２２をＺ方向に貫通する貫通孔である。本実施形態において、位置決め部４２を構成する凸部４４は押圧部２４ａを兼ねている。
【００３０】
本実施形態の受け部４０は、固定子２２の他の部位を構成する単数の部材により構成される。本実施形態の位置決め部４２は、可動子２４の他の部位を構成する単数の部材により構成される。ここでの他の部位とは、たとえば、固定子２２や可動子２４での伸縮部材２６の接触箇所をいう。本実施形態において、受け部４０と位置決め部４２の組は、Ｘ方向に間を空けた複数箇所に設けられる。
【００３１】
本実施形態の固定子２２の受け部４０は、可動子２４の位置決め部４２を摺動させることで、可動子２４のＸ方向やＹ方向での移動を規制するようにガイドする機能を持つ。受け部４０は、このようなガイド機能を持つものの、Ｚ方向での固定子２２と可動子２４の分離を規制する機能は持たない。本実施形態の受け部４０は、可動子２４の位置決め部４２が接触することで、可動子２４のＸ方向両側の移動や、そのＹ方向両側の移動を規制可能である。
【００３２】
なお、本実施形態の凸部４４は、固定子２２から駆動対象１４側に突き出るように設けられる。伸縮部材２６は、その凸部４４を避けるように固定子２２に巻き付けられる。また、凸部４４の外周側には付勢部材３０が配置される。
【００３３】
アクチュエータ１０とともに駆動装置１２の動作を説明する。図２、図６を参照する。図２は、伸縮部材２６が通電により縮み変形する前の状態を示し、図６は、伸縮部材２６が通電により縮み変形した後の状態を示す。
【００３４】
駆動装置１２の制御部２０は、予め定められた駆動開始条件を満たすと、予め定められた通電条件のもとで伸縮部材２６に通電する。本実施形態の駆動開始条件は駆動対象１４に対するタッチ操作がタッチ検出部１８により検出されることである。通電条件は、伸縮部材２６が逆変態開始温度以上の温度域まで伸縮部材２６を加熱することで、伸縮部材２６を縮み変形させることが可能な条件に設定される。
【００３５】
制御部２０による通電に伴い伸縮部材２６が縮み変形すると、伸縮部材２６により可動子２４が押圧方向Ｐａに駆動される（図６参照）。制御部２０による伸縮部材２６に対する通電が停止すると、伸縮部材２６が放熱冷却により元の形状に復元するように伸び変形する。これに伴い、付勢部材３０の付勢力により可動子２４が反押圧方向Ｐｂに押し戻される（図２参照）。
【００３６】
可動子２４が押圧方向Ｐａに移動すると、駆動対象１４は、駆動装置１２の付勢部１６の付勢力に抗して、可動子２４の押圧部２４ａにより押圧方向Ｐａに押圧される（図６参照）。可動子２４が反押圧方向Ｐｂに移動すると、駆動対象１４は、付勢部１６の付勢力により反押圧方向Ｐｂに動かされる（図２参照）。
【００３７】
このように可動子２４は、伸縮部材２６の伸縮（縮み変形）と付勢部材３０の付勢力によって往復動するように動かされる。駆動対象１４は、可動子２４と付勢部１６の付勢力によって、可動子２４のＺ方向での往復動に連動して、自らも往復動するように動かされる。これにより、駆動対象１４に触れているユーザＵに駆動対象１４の振動（往復動）を伝達させ、ユーザに触感を付与できる。
【００３８】
本実施形態では、図６に示すように、伸縮部材２６が縮み変形した状態にあるとき、可動子２４は、固定子２２とＺ方向に対向する箇所２４ｆで固定子２２に接触する。この固定子２２と可動子２４のＺ方向に対向する箇所２２ｆ、２４ｆは平坦面である。
【００３９】
アクチュエータ１０の組み立て手順の一例を説明する。図７（Ａ）に示すように、固定子２２の受け部４０に可動子２４の位置決め部４２がＸ方向及びＹ方向で接触可能な位置に配置する。本実施形態では、固定子２２及び可動子２４の一方の凸部４４をそれらの他方の凹部４６内に差し込むことで、これを実現する。これにより、分離規制部材２８を固定子２２に固定しなくとも、固定子２２及び可動子２４をＸ方向やＹ方向に位置決めできる。このとき、固定子２２と可動子２４の間に付勢部材３０を予め配置しておく。
【００４０】
次に、図７（Ｂ）に示すように、固定子２２や可動子２４に接触するように伸縮部材２６を張り渡し、伸縮部材２６を固定子２２に固定する。本実施形態では、固定子２２や可動子２４に伸縮部材２６を巻き付けたうえで、伸縮部材２６の両端部を固定部材３６を用いて固定子２２に固定する。
【００４１】
このように伸縮部材２６を巻き付けるうえで、固定子２２を固定治具７０に固定し、可動子２４を可動治具７２に固定する。可動子２４は、固定子２２との間に所定のＺ方向の寸法Ｌａを持つ隙間６８を空けた位置に配置する。この隙間６８の寸法Ｌａは、可動治具７２により可動子２４をＺ方向に移動させることで調整する。この隙間６８の寸法Ｌａは、付勢部材３０が弾性変形する大きさに設定される。この隙間６８の寸法Ｌａが維持されるように、可動治具７２によって、付勢部材３０の付勢力に抗する所定の押し付け荷重Ｆａを付与した状態を維持する。
【００４２】
隙間６８の寸法Ｌａを調整した条件のもと、伸縮部材２６の一端部を固定部材３６に固定する。この後、伸縮部材２６の他端部に所定の引張荷重を付与しつつ、固定子２２や可動子２４に伸縮部材２６を巻き付けた後、伸縮部材２６の他端部を固定部材３６に固定する。この後、可動治具７２により付与される押し付け荷重Ｆａを解除すると、隙間６８の寸法Ｌａのときに生じる付勢部材３０の付勢力に応じた大きさの張力が伸縮部材２６に付与される。伸縮部材２６を固定子２２に固定してから伸縮部材２６に張力を付与できることになる。この伸縮部材２６の張力は、隙間６８の寸法Ｌａに応じた大きさとなり、その寸法Ｌａが小さくなるほど大きくなる。このように、本実施形態のアクチュエータ１０によれば、伸縮部材２６を巻き付けるときの固定子２２と可動子２４の隙間６８の寸法Ｌａを調整することで、伸縮部材２６に付与される張力を容易に調整できる。
【００４３】
以上のアクチュエータ１０の効果を説明する。
【００４４】
（Ａ）アクチュエータ１０は、分離規制部材２８とは別に設けられ、Ｘ方向及びＹ方向での固定子２２に対する可動子２４の位置を保持する位置保持構造８０を備える。よって、分離規制部材２８（伸縮部材２６）により固定子２２と可動子２４の分離を規制する前段階において、位置保持構造８０によって、固定子２２と可動子２４のＸ方向やＹ方向での位置ずれを防止できる（図７（Ａ）参照）。これに伴い、固定子２２と可動子２４が容易にばらける事態を避けられ、アクチュエータ１０の組み立て時に良好な作業性を得られる。
【００４５】
（Ｂ）可動子２４の位置決め部４２は可動子２４の押圧部２４ａを兼ねている。よって、可動子２４の位置決め部４２と押圧部２４ａを別に設けるより、可動子２４の構成を簡素化でき、部品コストの軽減を図れる。
【００４６】
（Ｃ）伸縮部材２６は、固定子２２及び可動子２４のＺ方向での離脱を規制するように張り渡される。よって、伸縮部材２６が分離規制部材２８を兼ねることができ、これらを別々に設けるより部品点数の削減を図れる。また、伸縮部材２６により固定子２２及び可動子２４のＺ方向での相対移動を規制できる他に、Ｙ方向での相対移動を規制できる。よって、固定子２２及び可動子２４のＹ方向での位置ずれを抑えられるうえ、そのＹ方向での分離を防止できる。この効果は、前述の受け部４０と位置決め部４２の組み合わせがなくとも得られる。
【００４７】
伸縮部材２６は、伸縮部材２６の内側に固定子２２と可動子２４の両方が配置されるように、固定子２２と可動子２４に巻き付けられている。よって、伸縮部材２６を後述する貫通孔６０内に通さずとも、固定子２２及び可動子２４の離脱を規制するように伸縮部材２６を張り渡せる。このため、伸縮部材２６の張り渡し時に良好な作業性を得られる。
【００４８】
伸縮部材２６は、巻き方向Ｐｃに向かうにつれてＸ方向に延びるように固定子２２や可動子２４に巻き付けられる。よって、二次元的に巻き付ける場合と比べて、固定子２２や可動子２４に対する伸縮部材２６の接触範囲をＸ方向に広くできる。これに伴い、通電加熱された伸縮部材２６を放熱冷却するとき、固定子２２や可動子２４に対する伸縮部材２６からの伝熱量を増大できる。これにより、固定子２２や可動子２４からの放熱量を増大でき、良好な放熱効果を得られる。
【００４９】
なお、伸縮部材２６は、固定子２２や可動子２４の間を通らずに、固定子２２や可動子２４の外面部２２ｄ、２４ｄに接触するように張り渡される。かりに、固定子２２と可動子２４の間を通るように伸縮部材２６が配置された場合、伸縮部材２６から放出された熱が固定子２２と可動子２４の間にこもり易くなる。これに対して、本実施形態によれば、このように伸縮部材２６から放出された熱がこもる事態を避けられるため、良好な放熱効果を得やすくなる。
【００５０】
また、固定子２２や可動子２４は、放熱性を高めるため、熱伝導率に優れた素材を用いて構成される。この一例として、固定子２２や可動子２４は、アルミニウム、つまり、金属系素材を用いて構成される。また、固定子２２や可動子２４の外面には、伸縮部材２６から絶縁するため、絶縁層（不図示）が被覆されている。絶縁層は、たとえば、アルマイト処理により得られるアルマイトである。
【００５１】
次に、アクチュエータ１０の他の工夫点を説明する。図４を参照する。固定子２２及び可動子２４の少なくとも一方には、伸縮部材２６が内側に配置される溝部５０、５２が設けられる。本実施形態では固定子２２及び可動子２４の両方の外面部２２ｄ、２４ｄに設けられる。固定子２２の外面部２２ｄには複数の第１溝部５０が設けられ、可動子２４の外面部２４ｄには複数の第２溝部５２が設けられる。溝部５０、５２は、固定子２２や可動子２４に対する伸縮部材２６の巻き付け箇所に設けられる。
【００５２】
固定子２２と可動子２４がＺ方向に対向する箇所において、固定子２２の軸心Ｃａ周りを回る方向を固定子２２の周方向といい、可動子２４の軸心Ｃｂ周りを回る方向を可動子２４の周方向という。
【００５３】
第１溝部５０は、固定子２２の外面部２２ｄにて固定子２２の周方向に延びるように設けられる。本実施形態の第１溝部５０は、伸縮部材２６の巻き方向Ｐｃに向かうにつれて、Ｘ方向に延びるように設けられる。第１溝部５０の両端部５０ａは、固定子２２の外面部２２ｄの周方向両側の端部に設けられる。
【００５４】
第２溝部５２は、可動子２４の外面部２４ｄにて可動子２４の周方向に延びるように設けられる。本実施形態の第２溝部５２は、伸縮部材２６の巻き方向Ｐｃに向かうにつれて、Ｘ方向に延びるように設けられる。第２溝部５２の両端部５２ａは、可動子２４の外面部２４ｄの周方向両側の端部に設けられる。
【００５５】
第１溝部５０の端部５０ａの開口部と、第２溝部５２の端部５２ａの開口部とは、Ｚ方向に対向する箇所に設けられる。伸縮部材２６は、Ｚ方向に対向する箇所にある第１溝部５０の開口部と第２溝部５２の開口部を通るように設けられる。
【００５６】
固定子２２や可動子２４に溝部５０、５２を設けることで、伸縮部材２６を溝部５０、５２内に配置しつつ、固定子２２や可動子２４に伸縮部材２６を巻き付けられる。よって固定子２２や可動子２４に対する伸縮部材２６の位置ずれが生じ難くなり、伸縮部材２６の巻き付け作業が容易となる。また、固定子２２や可動子２４の表面積を増大させ易くなるため、固定子２２や可動子２４からの放熱量の増大により、良好な放熱効果を得やすくなる。
【００５７】
図８を参照する。第１溝部５０と第２溝部５２は、大半の構成が共通するため、その共通する構成に関しては図８を参照に説明する。溝部５０、５２の両側面５４は、その長手方向に直交する断面において、溝部５０、５２の底側に向かうにつれて幅狭となるように形成される。ここでの溝部５０、５２の側面５４とは、その断面において、溝部５０、５２の深さ方向Ｐｄと直交する溝幅方向Ｐｅの面をいう。この条件は、溝部５０、５２の深さ方向Ｐｄの少なくとも一部において満たされていればよい。本実施形態では、溝部５０、５２の深さ方向Ｐｄの全域において満たされ、その底部が円弧状をなしている。この条件を満たすうえで、溝部５０、５２の底部は、たとえば、鋭角又は鈍角に尖る尖状をなしていてもよいし、台形状をなしてもよい。
【００５８】
伸縮部材２６は、このような条件を満たす溝部５０、５２の両側面５４に接触している。これにより、可動子２４や固定子２２に対する伸縮部材２６の接触面積が増大し、固定子２２や可動子２４に対する伸縮部材２６の伝熱量を増大できる。これにより、固定子２２や可動子２４からの放熱量を増大でき、良好な放熱効果を得られる。
【００５９】
伸縮部材２６は、溝部５０、５２の底部とは反対側の入口５６より奥側に収まるように配置される。伸縮部材２６は、この入口５６より外側にはみ出ないということである。これにより、周辺構造に対する伸縮部材２６の干渉を避けられる。
【００６０】
（第２の実施の形態）
図９を参照にして、第２実施形態のアクチュエータ１０を説明する。本実施形態では、第１実施形態と比べ、位置保持構造が主に相違する。本実施形態の位置保持構造８０、８２は、前述の固定子２２の受け部４０と可動子２４の位置決め部４２を備える第１位置保持構造８０の他に、第２位置保持構造８２が含まれる。
【００６１】
第２位置保持構造８２は、前述の固定子側支持部２２ｅと、可動子側支持部２４ｅと、付勢部材３０とを備える。付勢部材３０は、固定子側支持部２２ｅを構成する有底凹部の内周面に対してＸ方向に摺動可能に嵌め込まれる。また、付勢部材３０は、可動子側支持部２４ｅを構成する有底凹部の内周面に対してＸ方向に摺動可能に嵌め込まれる。
【００６２】
これらを用いて、固定子２２に対する可動子２４の位置を保持するため、本実施形態のアクチュエータ１０は、次の条件を満たすように構成される。この条件を満たすうえで、固定子２２の受け部４０と可動子２４の位置決め部４２の間には、固定子２２と可動子２４がＸ方向及びＹ方向に相対移動するときに、付勢部材３０の弾性変形を許容するための十分な大きさのクリアランス８４が設けられる。
（条件）固定子２２と可動子２４がＸ方向及びＹ方向に相対移動したとき、固定子２２の受け部４０と可動子２４の位置決め部４２が接触するより先に付勢部材３０が弾性変形すること
【００６３】
固定子２２や可動子２４にＸ方向及びＹ方向に相対移動させる外力が付与された場合を考える。この場合、固定子２２や可動子２４の相対移動に追従して付勢部材３０が弾性変形することで、それらの大きな相対移動が制限され、付勢部材３０により固定子２２に対する可動子２４の位置が保持される。また、固定子２２や可動子２４に付与される外力を解除すると、付勢部材３０の弾性反発力によって、相対移動前の相対位置に押し戻され、これによっても、付勢部材３０により固定子２２に対する可動子２４の位置が保持される。なお、固定子２２と可動子２４の相対移動量が大きくなった場合、第１位置保持構造８０の受け部４０と位置決め部４２の接触によって、固定子２２に対する可動子２４の位置が保持される。
【００６４】
このように付勢部材３０を備える第２位置保持構造８２を用いることで、付勢部材３０とは別に第２位置保持構造８２を設ける場合と比べ、アクチュエータ１０の構成を簡素化でき、製品コストの軽減を図れる。本実施形態では、第１位置保持構造８０と第２位置保持構造８２を設けているが、第１位置保持構造８０を省略した場合でも、付勢部材３０とは別に第２位置保持構造を設けずともよくなる利点がある。
【００６５】
また、付勢部材３０はコイルスプリングである。よって、固定子側支持部２２ｅや可動子側支持部２４ｅに柱状の凸部４４を接触させる場合と比べ、固定子側支持部２２ｅや可動子側支持部２４ｅとの接触面積を抑えられ、その摺動抵抗を軽減できる。この摺動抵抗の軽減により、駆動対象１４の駆動のために可動子２４をＸ方向に往復動する動作をスムーズに行える。
【００６６】
なお、固定子側支持部２２ｅを構成する有底凹部のＸ方向寸法と、可動子側支持部２４ｅを構成する有底凹部のＸ方向寸法の合計値は、第１位置保持構造８０を構成する凹部４６（貫通孔）のＸ方向寸法より小さくなるように設定される。よって、第１位置保持構造８０の受け部４０と位置決め部４２の接触のみを用いる場合と比べ、固定子２２に対して可動子２４がＸ方向に移動するときの摺動範囲を小さくでき、その摺動抵抗を低減できる。ここでの摺動範囲とは、第１位置保持構造８０に関しては、凹部４６（貫通孔）の内周面に対して凸部４４が摺動する範囲をいう。また、ここでの摺動範囲とは、第２位置保持構造８２に関しては、固定子側支持部２２ｅや可動子側支持部２４ｅの内周面に対して付勢部材３０が摺動する範囲をいう。
【００６７】
（第３の実施の形態）
図１０を参照にして、第３実施形態のアクチュエータ１０を説明する。本実施形態では、第１実施形態と比べ、伸縮部材２６の張り渡し方が主に相違する。可動子２４や固定子２２にはＺ方向に貫通する貫通孔６０が形成される。貫通孔６０は、Ｘ方向に間隔を空けた箇所に複数形成される。
【００６８】
伸縮部材２６は、複数の貫通孔６０内を通しつつ、可動子２４や固定子２２の外面部２２ｄ、２４ｄに交互に接触するように張り渡される。これによっても、伸縮部材２６は、Ｚ方向での固定子２２及び可動子２４の離脱を規制するように張り渡される。また、伸縮部材２６は、Ｙ方向での固定子２２及び可動子２４の離脱を規制するように張り渡される。よって、本実施形態でも、前述の（Ｃ）で説明した効果を得られる。
【００６９】
なお、本実施形態によっても、第１実施形態の（Ａ）、（Ｂ）で説明した効果を得られる。
【００７０】
（第４の実施の形態）
図１１を参照に第４実施形態のアクチュエータ１０を説明する。本実施形態の可動子２４は押圧方向Ｐａ側に配置され、固定子２２は反押圧方向Ｐｂ側に配置される。本実施形態では伸縮部材２６が可動子２４と固定子２２の間に配置される。可動子２４と固定子２２のそれぞれは、Ｘ方向に互い違いに並ぶように配置される複数の凸部６２を備える。伸縮部材２６は、可動子２４と固定子２２の凸部６２に交互に接触するように張り渡される。これにより、本実施形態の伸縮部材２６は、縮み変形によって、Ｚ方向において可動子２４を固定子２２から遠ざかる方向に駆動可能である。本実施形態の押圧方向Ｐａは可動子２４が固定子２２から遠ざかる方向となり、反押圧方向Ｐｂは可動子２４が固定子２２に近づく方向となる。
【００７１】
本実施形態の分離規制部材２８は、伸縮部材２６とは別に設けられる。本実施形態の分離規制部材２８は、ねじ込みにより固定子２２に固定されるねじ部材であり、可動子２４に形成される挿通孔６４にＺ方向に移動自在に挿通される。
【００７２】
本実施形態の付勢部材３０は、分離規制部材２８の頭部と可動子２４の間に配置される。
【００７３】
本実施形態の可動子２４の位置決め部４２は、可動子２４の押圧部２４ａと別に設けられる。
【００７４】
本実施形態によっても、第１実施形態の（Ａ）で説明した効果を得られる。
【００７５】
（第５の実施の形態）
図１２、図１３を参照に第５実施形態のアクチュエータ１０を説明する。本実施形態の固定子２２は押圧方向Ｐａ側に配置され、可動子２４は反押圧方向Ｐｂ側に配置される。本実施形態の固定子２２は、固定子２２のＹ方向の両側面部からＹ方向に突き出る複数の第１掛け部２２ｇを有する。本実施形態の可動子２４は、可動子２４のＹ方向の両側面部からＹ方向に突き出る複数の第２掛け部２４ｇを有する。
【００７６】
伸縮部材２６は、固定子２２の第１掛け部２２ｇと可動子２４の第２掛け部２４ｇに交互に掛けるように張り渡される。伸縮部材２６は、可動子２４とはＺ方向で反対側を向く箇所で固定子２２の第１掛け部２２ｇに掛けられ、固定子２２とはＺ方向で反対側を向く箇所で可動子２４の第２掛け部２４ｇに掛けられる。これにより、伸縮部材２６は、Ｚ方向での固定子２２及び可動子２４の離脱を規制するように張り渡される。
【００７７】
伸縮部材２６の両端部２６ａは、不図示の固定部材を用いて固定子２２に固定される。伸縮部材２６は、固定子２２と可動子２４の間を通るように配置される折り返し部２６ｂと、折り返し部２６ｂと両端部２６ａの間に設けられる一対の中間部２６ｃとを備える。一対の中間部２６ｃのそれぞれは、Ｚ方向から見て、固定子２２や可動子２４のＹ方向の両側に配置される。中間部２６ｃは、固定子２２や可動子２４のＹ方向の片側の側面部の第１掛け部２２ｇと第２掛け部２４ｇに交互に掛けるように張り渡される。
【００７８】
本実施形態によっても、第１実施形態の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）で説明した効果を得られる。
【００７９】
なお、本実施形態の固定子２２の第１掛け部２２ｇや可動子２４の第２掛け部２４ｇにも、前述した第１溝部５０や第２溝部５２が設けられてもよい。
【００８０】
（その他の変形例）
アクチュエータ１０は触感付与装置に用いられる例を説明したが、その用途は特に限定されない。
【００８１】
アクチュエータ１０の駆動対象１４は、駆動装置１２によりタッチパネルの面外方向に往復動する例を説明したが、その面内方向に往復動してもよい。
【００８２】
固定子２２や可動子２４の形状は、伸縮部材２６の縮み変形により可動子２４を駆動可能であれば、特に限定されない。固定子２２や可動子２４は、たとえば、直線状に延びる場合の他に曲線状に延びていてもよい。
【００８３】
伸縮部材２６を構成する形状記憶合金の組成は特に限定されない。たとえば、Ｎｉ−Ｔｉ−Ｃｕ系合金が用いられてもよい。
【００８４】
固定子２２や可動子２４に対する伸縮部材２６の巻き付け方は特に限定されない。たとえば、伸縮部材２６は、固定子２２と可動子２４に二次元的に巻き付けられていてもよい。この場合、伸縮部材２６は、Ｘ方向に間を空けた複数の箇所で固定子２２と可動子２４に巻き付けられてもよい。
【００８５】
固定子２２や可動子２４の外面部２２ｄ、２４ｄには溝部５０、５２が設けられなくともよい。溝部５０、５２は、固定子２２や可動子２４の外面部２２ｄ、２４ｄとは異なる箇所に設けられてもよい。伸縮部材２６は、溝部５０、５２の内壁面に接触するうえで、その両側面５４に接触していなくともよい。
【００８６】
付勢部材３０は、コイルスプリングを例に説明したが、板ばね、線ばね、ゴム体等の弾性体でもよい。
【００８７】
位置決め部４２は凸部４４であり、受け部４０が凹部４６である例を説明したが、位置決め部４２は凹部４６であり、受け部４０が凸部４４であってもよい。また、受け部４０及び位置決め部４２の一方を凸部４４とし、それらの他方を凹部４６以外にしてもよい。
【００８８】
以上、本発明の実施形態や変形例について詳細に説明した。前述した実施形態や変形例は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体例を示したものにすぎない。実施形態や変形例の内容は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明の思想を逸脱しない範囲において、構成要素の変更、追加、削除等の多くの設計変更が可能である。前述の実施形態では、このような設計変更が可能な内容に関して、「実施形態」との表記を付して強調しているが、そのような表記のない内容でも設計変更が許容される。以上の構成要素の任意の組み合わせも、本発明の態様として有効である。図面の断面に付したハッチングは、ハッチングを付した対象の材質を限定するものではない。
【００８９】
また、以上の実施形態、変形例により具体化される発明を一般化すると、以下の項目に記載の発明が含まれているともいえる。
（項目）
固定子と、
前記固定子に対して第１方向に移動可能な可動子と、
温度変化により伸縮可能な形状記憶合金を素材として構成され、縮み変形により前記可動子を前記第１方向の一方側に駆動可能な伸縮部材と、を備え、
前記伸縮部材は、前記第１方向での前記固定子及び前記可動子の離脱を規制するように張り渡されるアクチュエータ。
【００９０】
この項目に記載の発明に関する課題は下記の通りである。
【００９１】
本発明者は、特許文献１のアクチュエータを検討したところ、次の課題があるとの認識を得た。特許文献１のアクチュエータは、固定子及び可動子の離脱を規制するうえでネジを余分に要してしまう。本発明者は、アクチュエータの部品点数の削減を図るうえで、改良の余地があるとの認識を得た。
【００９２】
この項目に記載の発明は、形状記憶合金を用いたアクチュエータの部品点数の削減を図れる技術を提供する。
【符号の説明】
【００９３】
１０…アクチュエータ、１４…駆動対象、２２…固定子、２２ｄ…外面部、２４…可動子、２４ａ…押圧部、２４ｄ…外面部、２６…伸縮部材、２８…分離規制部材、４０…受け部、４２…位置決め部、５０…溝部、５４…側面、８０…第１位置保持構造、８２…第２位置保持構造。
【図１】
2020094525.tif 000003
【図２】
2020094525.tif 000004
【図３】
2020094525.tif 000005
【図４】
2020094525.tif 000006
【図５】
2020094525.tif 000007
【図６】
2020094525.tif 000008
【図７】
2020094525.tif 000009
【図８】
2020094525.tif 000010
【図９】
2020094525.tif 000011
【図１０】
2020094525.tif 000012
【図１１】
2020094525.tif 000013
【図１２】
2020094525.tif 000014
【図１３】
2020094525.tif 000015