(57)【要約】【課題】エネルギ状態の変化に基づき変形するアクチュエータ部材を利用することにより被作動部にトルクを付与することの可能なアクチュエータ装置を提供する。【解決手段】アクチュエータ装置１０は、アクチュエータ部材５１，５２と、支持部材２１，２２と、被作動部３０と、加熱装置とを備える。アクチュエータ部材５１，５２は、繊維状に細長く形成され、エネルギ状態の変化に基づき中心軸ｍ１０，ｍ２０に沿った方向に変形する。支持部材２１，２２は、所定の軸線ｍ１を中心に棒状に形成される。加熱装置は、アクチュエータ部材５１，５２の熱エネルギの状態を調整する。アクチュエータ部材５１，５２は、支持部材２１，２２に螺旋状に巻かれるとともに、中心軸ｍ１０，ｍ２０に沿った方向に変形することにより所定の軸線ｍ１を中心とする周方向のトルクを被作動部３０に付与する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維状に細長く形成され、エネルギ状態の変化に基づき中心軸に沿った方向に変形するアクチュエータ部材（５１，５２）と、
所定の軸線を中心に棒状に形成される支持部材（２１，２２，２４）と、
前記所定の軸線を中心とする周方向に回転可能に支持される被作動部（３０）と、
前記アクチュエータ部材のエネルギ状態を調整するエネルギ調整部（６１，６２，６３，６４）と、を備え、
前記アクチュエータ部材は、前記支持部材に螺旋状又は渦巻き状に巻かれるとともに、前記中心軸に沿った方向に変形することにより前記所定の軸線を中心とする周方向のトルクを前記被作動部に付与する
アクチュエータ装置。
【請求項２】
前記支持部材（２１，２２）は、前記アクチュエータ部材の変形に基づき前記所定の軸線を中心とする周方向に弾性的に捩り変形する弾性体材料からなり、
前記アクチュエータ部材は、前記支持部材を捩り変形させることにより前記所定の軸線を中心とする周方向のトルクを前記被作動部に付与する
請求項１に記載のアクチュエータ装置。
【請求項３】
前記アクチュエータ部材の一端部は、前記被作動部に固定され、
前記アクチュエータ部材の他端部は、前記被作動部とは異なる部材に固定されている
請求項１に記載のアクチュエータ装置。
【請求項４】
前記アクチュエータ部材は、熱エネルギの状態の変化に基づき変形するものであり、
前記エネルギ調整部（６１，６２）は、前記アクチュエータ部材の熱エネルギを調整するものである
請求項１〜３のいずれか一項に記載のアクチュエータ装置。
【請求項５】
前記エネルギ調整部は、前記アクチュエータ部材の外周部分を加熱する加熱装置からなる
請求項４に記載のアクチュエータ装置。
【請求項６】
前記中心軸に沿った方向における前記アクチュエータ部材の変形時に、前記アクチュエータ部材の温度が前記支持部材の温度よりも高い
請求項５に記載のアクチュエータ装置。
【請求項７】
前記支持部材には、放熱用のフィンが形成されている
請求項５又は６に記載のアクチュエータ装置。
【請求項８】
前記支持部材を冷却する冷却部を更に備える
請求項５〜７のいずれか一項に記載のアクチュエータ装置。
【請求項９】
前記アクチュエータ部材は、熱エネルギの状態の変化に基づき変形するものであり、
前記支持部材は、電気エネルギの供給に基づき熱を発生する導電性材料からなり、
前記エネルギ調整部（６３，６４）は、前記支持部材に電気エネルギを供給することにより前記アクチュエータ部材の熱エネルギの状態を間接的に調整する
請求項１に記載のアクチュエータ装置。
【請求項１０】
前記支持部材は、前記アクチュエータ部材の変形に基づき前記所定の軸線を中心とする周方向に弾性的に捩り変形するとともに、電気エネルギの供給に基づき熱を発生する導電性の弾性体材料からなる
請求項９に記載のアクチュエータ装置。
【請求項１１】
前記アクチュエータ部材の温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部により検出される前記アクチュエータ部材の温度に基づいて前記エネルギ調整部を制御する制御部と、を更に備える
請求項９又は１０に記載のアクチュエータ装置。
【請求項１２】
前記支持部材の外周面には、熱拡散層（２４ｃ）が設けられている
請求項４〜１１のいずれか一項に記載のアクチュエータ装置。
【請求項１３】
前記アクチュエータ部材は、その中心軸を中心とする周方向に撚られていない無撚状の部材からなる
請求項１〜１２のいずれか一項に記載のアクチュエータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電気的、光子的、化学的、熱的、及びその他のエネルギ的な状態の変化に基づいて変形するアクチュエータ部材を用いたアクチュエータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のアクチュエータ部材としては、特許文献１に記載のアクチュエータ部材が知られている。特許文献１に記載のアクチュエータ部材は、単数のポリマ繊維を予め撚った構造、あるいは複数のポリマ繊維を予め撚り合わせた構造からなり、電気加熱や白色加熱に基づく温度変化により変形する特性を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−４２７８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のアクチュエータ部材を一旦加熱した後に自然冷却させた場合、このアクチュエータ部材は加熱時の変形方向とは逆方向に変形する。すなわち、アクチュエータ部材は、その熱エネルギの状態の変化に基づき変形する。このアクチュエータ部材の変形を利用して任意の被作動部にトルクを付与することができれば、被作動部を回転変位させることが可能である。
【０００５】
本開示は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、エネルギ状態の変化に基づき変形するアクチュエータ部材を利用することにより被作動部にトルクを付与することの可能なアクチュエータ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するアクチュエータ装置（１０）は、アクチュエータ部材（５１，５２）と、支持部材（２１，２２，２４）と、被作動部（３０）と、エネルギ調整部（６１，６２，６３，６４）と、を備える。アクチュエータ部材は、繊維状に細長く形成され、エネルギ状態の変化に基づき中心軸に沿った方向に変形する。支持部材は、所定の軸線を中心に棒状に形成される。被作動部は、支持部材により所定の軸線を中心とする周方向に回転可能に支持される。エネルギ調整部（６１，６２，６３，６４）は、アクチュエータ部材のエネルギ状態を調整する。アクチュエータ部材は、支持部材に螺旋状に巻かれるとともに、中心軸に沿った方向に変形することにより所定の軸線を中心とする周方向のトルクを被作動部に付与する。
【０００７】
この構成によれば、エネルギ調整部によってアクチュエータ部材のエネルギ状態が調整されることでアクチュエータ部材のエネルギ状態が変化すると、アクチュエータ部材が中心軸に沿った方向に変形する。このとき、アクチュエータ部材が支持部材に螺旋状に巻き付けられているため、アクチュエータ部材全体としては所定の軸線を中心とする螺旋方向に変形することになる。このアクチュエータ部材の螺旋方向の変形を利用することにより、所定の軸線を中心とする周方向のトルクを被作動部に付与することができる。
【０００８】
なお、上記手段、特許請求の範囲に記載の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、エネルギ状態の変化に基づき変形するアクチュエータ部材を利用することにより被作動部にトルクを付与することの可能なアクチュエータ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、第１実施形態のアクチュエータ装置の構造を模式的に示す図である。
【図２】図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面構造を示す断面図である。
【図３】図３は、第１実施形態のアクチュエータ装置の電気的な構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、第１実施形態のアクチュエータ装置の第１変形例の構造を模式的に示す図である。
【図５】図５は、第１実施形態のアクチュエータ装置の第２変形例の構造を模式的に示す図である。
【図６】図６は、第２実施形態のアクチュエータ装置の電気的な構成を示すブロック図である。
【図７】図７は、第３実施形態のアクチュエータ装置の構造を模式的に示す図である。
【図８】図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った断面構造を示す断面図である。
【図９】図９は、第４実施形態のアクチュエータ装置の構造を模式的に示す図である。
【図１０】図１０は、第４実施形態の第１変形例のアクチュエータ装置の構造を模式的に示す図である。
【図１１】図１１は、第４実施形態の第２変形例のアクチュエータ装置の構造を模式的に示す図である。
【図１２】図１２は、第５実施形態のアクチュエータ装置の構造を模式的に示す図である。
【図１３】図１３は、第５実施形態のアクチュエータ装置の電気的な構成を示すブロック図である。
【図１４】図１４は、他の実施形態のアクチュエータ装置の構造を模式的に示す図である。
【図１５】図１５は、他の実施形態のアクチュエータ装置の構造を模式的に示す図である。
【図１６】図１６は、他の実施形態のアクチュエータ装置の構造を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、アクチュエータ装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
＜第１実施形態＞
はじめに、アクチュエータ装置の第１実施形態について説明する。図１に示されるように、本実施形態のアクチュエータ装置１０は、支持部材２１，２２と、被作動部３０と、保持部材４１，４２と、アクチュエータ部材５１，５２とを備えている。
【００１２】
支持部材２１，２２は、所定の軸線ｍ１を中心に円柱状に形成された棒状の部材からなる。支持部材２１，２２は弾性体材料からなる。本実施形態の支持部材２１，２２の材質としては、エラストマが採用されている。なお、支持部材２１，２２の材質としては、ナイロンやゴム等を採用することも可能である。
【００１３】
第１支持部材２１の一端部２１ａは、立方体状又は直方体状に形成された被作動部３０の一側面３０ａに固定されている。第１支持部材２１の他端部２１ｂは、図示しない筐体等に組み付けられた第１保持部材４１に固定されている。第２支持部材２２の一端部２２ａは、被作動部３０の他側面３０ｂに固定されている。他側面３０ｂは、被作動部３０において第１支持部材２１の一端部２１ａが固定される一側面３０ａとは反対側の側面である。第２支持部材２２の他端部２２ｂは、図示しない筐体等に組み付けられた第２保持部材４２に固定されている。支持部材２１，２２は、被作動部３０を支持している。また、軸線ｍ１を中心とする周方向に支持部材２１，２２が弾性的に捩り変形することにより被作動部３０を回転させることができる。すなわち、支持部材２１，２２は、被作動部３０を、軸線ｍ１を中心とする周方向に回転可能に支持している。
【００１４】
被作動部３０には、センサ装置３１が固定して設けられている。センサ装置３１は、赤外線センサ等の所定の物理量を検出する装置である。
第１アクチュエータ部材５１は、第１支持部材２１の外周面に螺旋状に巻き付けられる繊維状の細長い部材からなる。第１アクチュエータ部材５１は、その中心軸ｍ１０を中心とする周方向に撚られていない無撚状の部材からなる。第１アクチュエータ部材５１の一端部５１ａは、第１支持部材２１の一端部２１ａの外周面に固定されている。第１アクチュエータ部材５１の他端部５１ｂは、第１支持部材２１の他端部２１ｂの外周面に固定されている。なお、第１アクチュエータ部材５１に関しては、その一端部５１ａから他端部５１ｂまでの中間部分が第１支持部材２１の外周面に固定されていてもよい。
【００１５】
第２アクチュエータ部材５２は、第２支持部材２２の外周面に螺旋状に巻き付けられる細長い繊維状の部材からなる。第２アクチュエータ部材５２も、その中心軸ｍ２０を中心とする周方向に撚られていない無撚状の部材からなる。第２アクチュエータ部材５２の一端部５２ａは、第２支持部材２２の一端部２２ａの外周面に固定されている。第２アクチュエータ部材５２の他端部５２ｂは、第２支持部材２２の他端部２２ｂの外周面に固定されている。なお、第２アクチュエータ部材５２に関しても、その一端部５２ａから他端部５２ｂまでの中間部分が第１支持部材２１に固定されていてもよい。
【００１６】
アクチュエータ部材５１，５２は、エネルギ状態の変化に基づき中心軸ｍ１０，ｍ２０に沿った方向に変形する材料により形成されている。具体的には、アクチュエータ部材５１，５２は、その熱エネルギの状態の変化に基づいて変形するポリアミド等のポリマ繊維により形成されている。
【００１７】
第１アクチュエータ部材５１は、加熱されることにより低温状態から高温状態に遷移すると、低温状態である場合と比較して、その中心軸ｍ１０に沿った方向、すなわち螺旋方向に収縮する。この第１アクチュエータ部材５１の螺旋方向の収縮変形により、第１アクチュエータ部材５１が固定された第１支持部材２１には軸線ｍ１を中心とする周方向Ｃ１のトルクが付与されるため、第１支持部材２１が周方向Ｃ１に弾性的に捩り変形する。これにより、第１支持部材２１の一端部２１ａに固定された被作動部３０に周方向Ｃ１のトルクが付与されるため、被作動部３０及びセンサ装置３１は、図１に示される基準位置から周方向Ｃ１に回転する。なお、この際、第２アクチュエータ部材５２が被作動部３０に追従して周方向Ｃ１に弾性的に捩り変形することにより、被作動部３０の周方向Ｃ１の回転が許容される。結果的に、被作動部３０及びセンサ装置３１は、図２に実線で示される基準位置Ｐ０から周方向Ｃ１に所定角度θ１だけずれた、二点鎖線で示される第１設定位置Ｐ１まで回転する。
【００１８】
また、自然冷却等により第１アクチュエータ部材５１が高温状態から低温状態に遷移すると、第１アクチュエータ部材５１は、その中心軸ｍ１０に沿った方向に伸張して元の状態に戻る。すなわち、第１アクチュエータ部材５１から第１支持部材２１に付与されているトルクがなくなるため、第１支持部材２１が弾性変形して元の状態に戻る。これにより、被作動部３０及びセンサ装置３１は基準位置Ｐ０に復帰する。
【００１９】
同様に、第２アクチュエータ部材５２も、低温状態から高温状態に遷移すると、その中心軸ｍ２０に沿った螺旋方向に収縮する。この第２アクチュエータ部材５２の螺旋方向の収縮変形により、第２アクチュエータ部材５２が固定された第２支持部材２２には、軸線ｍ１を中心とする周方向Ｃ２のトルクが付与されるため、第２支持部材２２が周方向Ｃ２に弾性的に捩り変形する。周方向Ｃ２は、第１アクチュエータ部材５１から第１支持部材２１に付与されるトルクの方向とは反対の方向である。第２支持部材２２が周方向Ｃ２に捩り変形することにより、第２支持部材２２の一端部２２ａに固定された被作動部３０に周方向Ｃ２のトルクが付与されるため、被作動部３０及びセンサ装置３１は、図１に示される基準位置から周方向Ｃ２に回転する。結果的に、被作動部３０及びセンサ装置３１は、図２に実線で示される基準位置Ｐ０から周方向Ｃ２に所定角度θ２だけずれた、二点鎖線で示される第２設定位置Ｐ２まで回転する。また、自然冷却等により第２アクチュエータ部材５２が高温状態から低温状態に遷移することにより、第２アクチュエータ部材５２が伸張すると、第２支持部材２２が元の状態に戻るため、被作動部３０及びセンサ装置３１は基準位置Ｐ０に復帰する。
【００２０】
次に、アクチュエータ装置１０の電気的な構成について説明する。
図３に示されるように、アクチュエータ装置１０は、第１加熱装置６１と、第２加熱装置６２と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）７０とを備えている。
【００２１】
加熱装置６１，６２は、アクチュエータ部材５１，５２をそれぞれ加熱するための装置である。加熱装置６１，６２は、例えばアクチュエータ部材５１，５２のそれぞれの周囲を覆うように配置されるコイルを備えており、コイルの通電に基づき発熱することによりアクチュエータ部材５１，５２をそれぞれ加熱する。本実施形態では、加熱装置６１，６２が、アクチュエータ部材５１，５２の熱エネルギの状態を調整するエネルギ調整部に相当する。
【００２２】
ＥＣＵ７０は、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するマイクロコンピュータを中心に構成されている。ＥＣＵ７０は、ＲＯＭに予め記憶されたプログラムを実行して加熱装置６１，６２を駆動させることにより、センサ装置３１の位置を変化させる位置制御を実行する。
具体的には、ＥＣＵ７０は、センサ装置３１の位置を周方向Ｃ１に変化させる場合には、制御信号を第１加熱装置６１に送信して第１加熱装置６１を駆動させることにより第１アクチュエータ部材５１を加熱する。この際、ＥＣＵ７０は、第１アクチュエータ部材５１の加熱量の指示値を制御信号に含めることにより、第１アクチュエータ部材５１の加熱量を制御する。また、ＥＣＵ７０は、センサ装置３１を基準位置Ｐ０に戻す場合には、第１加熱装置６１を停止させることにより第１アクチュエータ部材５１を自然冷却させる。ＥＣＵ７０は、このような第１アクチュエータ部材５１の熱エネルギ制御を通じて、センサ装置３１を、図２に示される基準位置Ｐ０から第１設定位置Ｐ１までの範囲の任意の位置に変位させる。
【００２３】
また、ＥＣＵ７０は、第２加熱装置６２を通じて第２アクチュエータ部材５２に対して同様の熱エネルギ制御を行うことにより、センサ装置３１を、図２に示される基準位置Ｐ０から第２設定位置Ｐ２までの範囲の任意の位置に変位させる。
以上説明した本実施形態のアクチュエータ装置１０によれば、以下の（１）及び（２）に示される作用及び効果を得ることができる。
【００２４】
（１）加熱装置６１，６２によりアクチュエータ部材５１，５２の熱エネルギの状態が変化してアクチュエータ部材５１，５２が中心軸ｍ１０，ｍ２０に沿った方向に変形すると、アクチュエータ部材５１，５２全体が軸線ｍ１を中心とする螺旋方向に変形する。このアクチュエータ部材５１，５２の変形に基づき支持部材２１，２２に加わる力によって支持部材２１，２２が周方向Ｃ１，Ｃ２に弾性的に捩り変形することで、被作動部３０が周方向Ｃ１，Ｃ２に回転する。すなわち、アクチュエータ部材５１，５２の螺旋方向の変形を利用することにより、周方向Ｃ１，Ｃ２のトルクを被作動部３０に付与することができる。
【００２５】
（２）より大きなトルクを被作動部３０に付与するためには、図１に示される螺旋の中心軸ｍ１に対するアクチュエータ部材５１，５２の配向角度φ１，φ２を大きくする必要がある。配向角度φ１，φ２は、図１に示されるように、螺旋の中心軸ｍ１に対してアクチュエータ部材の中心軸ｍ１０，ｍ２０がなす鋭角の角度であって、いわゆる螺旋角度に等しい。特許文献１に記載のアクチュエータ部材は、予めポリマ繊維を撚った構造からなるため、配向角度が大きくなるようにアクチュエータ部材を螺旋状に更に変形させると、アクチュエータ部材の損傷を招くおそれがある。すなわち、特許文献１に記載のアクチュエータ部材は強度の観点から配向角度を大きくすることが難しく、結果として被作動部に十分なトルクを付与することが困難である。この点、本実施形態のアクチュエータ部材５１，５２は、中心軸ｍ１０，ｍ２０を中心とする周方向に撚られていない無撚状の部材からなるため、アクチュエータ部材５１，５２の配向角度φ１，φ２を大きくすることができる。よって、被作動部３０に付与されるトルクを大きくすることができる。また、配向角度φ１，φ２を大きくすることができれば、中心軸ｍ１に沿った方向における単位長さ当たりのアクチュエータ部材５１，５２のトルク発生量を大きくすることができる。よって、中心軸ｍ１に沿った方向におけるアクチュエータ装置１０の全長を短くすることができるため、アクチュエータ装置１０をサブアッセンブリに搭載する際に確保する必要のあるデットスペースを縮小することが可能である。
【００２６】
（第１変形例）
次に、第１実施形態のアクチュエータ装置１０の第１変形例について説明する。
図４に示されるように、本変形例の被作動部３０の一側面３０ａには、第１支持部材２１及び第１アクチュエータ部材５１に代えて、金属等からなる軸部材２３の一端部２３ａが固定されている。軸部材２３の他端部２３ｂは、第１保持部材４１に設けられた軸受け８０により回転可能に支持されている。したがって、本変形例のアクチュエータ装置１０では、被作動部３０の一側面３０ｂに固定された支持部材２２にのみアクチュエータ部材５２が巻き付けられている。
【００２７】
本変形例のアクチュエータ装置１０によれば、加熱装置６２によりアクチュエータ部材５２を加熱することにより被作動部３０に周方向Ｃ２のトルクを付与することができる。また、加熱装置６２を停止させてアクチュエータ部材５２を自然冷却させることにより被作動部３０に周方向Ｃ１のトルクを付与することができる。よって、第１実施形態のアクチュエータ装置１０に類似の作用及び効果を得ることができる。
【００２８】
（第２変形例）
次に、第１実施形態のアクチュエータ装置１０の第２変形例について説明する。
図５に示されるように、本変形例のアクチュエータ装置１０では、第１支持部材２１に対する第１アクチュエータ部材５１の巻き付け方向が第１実施形態の巻き付け方向と逆方向になっている。したがって、第１加熱装置６１により第１アクチュエータ部材５１が加熱されて第１アクチュエータ部材５１が収縮変形すると、被作動部３０及びセンサ装置３１には周方向Ｃ２のトルクが付与される。すなわち、本変形例のアクチュエータ装置１０では、第１アクチュエータ部材５１の収縮変形により被作動部３０及びセンサ装置３１に加わるトルクの方向と、第２アクチュエータ部材５２の収縮変形により被作動部３０及びセンサ装置３１に加わるトルクの方向とが同一の方向となっている。
【００２９】
このような構成によれば、第１アクチュエータ部材５１及び第２アクチュエータ部材５２のいずれか一方が何らかの理由により損傷した場合でも、損傷の無い他方のアクチュエータ部材を用いて被作動部３０及びセンサ装置３１にトルクを付与することができる。すなわち、被作動部３０及びセンサ装置３１を変位させる手段の冗長設計が可能となる。
【００３０】
＜第２実施形態＞
次に、アクチュエータ装置１０の第２実施形態について説明する。以下、第１実施形態のアクチュエータ装置１０との相違点を中心に説明する。
本実施形態のアクチュエータ装置１０では、第１支持部材２１及び第２支持部材２２が、通電により発熱することの可能な導電性の弾性体材料からなる。導電性の弾性体材料としては、例えば導電性エラストマを用いることができる。
【００３１】
図６に示されるように、アクチュエータ装置１０は、第１支持部材２１を通電するための第１通電装置６３と、第２支持部材２２を通電するための第２通電装置６４とを備えている。第１通電装置６３により第１支持部材２１が通電されると、第１支持部材２１が発熱する。この第１支持部材２１の熱が第１アクチュエータ部材５１に伝達されることにより、第１アクチュエータ部材５１が収縮変形して、被作動部３０及びセンサ装置３１に周方向Ｃ１のトルクが付与される。
【００３２】
同様に、第２通電装置６４により第２支持部材２２が通電されると、第２支持部材２２が発熱する。この第２支持部材２２の熱が第２アクチュエータ部材５２に伝達されることにより、第２アクチュエータ部材５２が収縮変形して、被作動部３０及びセンサ装置３１に周方向Ｃ２のトルクが付与される。
【００３３】
このように、本実施形態では、通電装置６３，６４が、支持部材２１，２２に電気エネルギを供給することによりアクチュエータ部材５１，５２の熱エネルギの状態を間接的に調整するエネルギ調整部に相当する。
ＥＣＵ７０は、第１支持部材２１の通電量の指示値を含む制御信号を第１通電装置６３に送信することにより、第１アクチュエータ部材５１の通電量を制御する。同様に、ＥＣＵ７０は、第２支持部材２２の通電量の指示値を含む制御信号を第２通電装置６４に送信することにより、第２アクチュエータ部材５２の通電量を制御する。ＥＣＵ７０は、このような通電制御を通じて、センサ装置３１を、図２に示される第１設定位置Ｐ１から第２設定位置Ｐ２までの範囲の任意の位置に変位させる。
【００３４】
以上説明した本実施形態のアクチュエータ装置１０によれば、上記の（２）に示される作用及び効果に加え、以下の（３）に示される作用及び効果を更に得ることができる。
（３）通電装置６３，６４から支持部材２１，２２に付与される電気エネルギにより、アクチュエータ部材５１，５２の熱エネルギの状態が間接的に調整される。アクチュエータ部材５１，５２の熱エネルギの状態が変化してアクチュエータ部材５１，５２が中心軸ｍ１０，ｍ２０に沿った方向に変形すると、アクチュエータ部材５１，５２全体が軸線ｍ１を中心とする螺旋方向に変形する。このアクチュエータ部材５１，５２の変形に基づき支持部材２１，２２に加わる力によって支持部材２１，２２が周方向Ｃ１，Ｃ２に弾性的に捩り変形することで、被作動部３０が周方向Ｃ１，Ｃ２に回転する。すなわち、アクチュエータ部材５１，５２の螺旋方向の変形を利用することにより、周方向Ｃ１，Ｃ２のトルクを被作動部３０に付与することができる。
【００３５】
＜第３実施形態＞
次に、アクチュエータ装置１０の第３実施形態について説明する。以下、第１実施形態のアクチュエータ装置１０との相違点を中心に説明する。
図７に示されるように、本実施形態のアクチュエータ装置１０は、第１実施形態の支持部材２１，２２に代えて、支持部材２４を備えている。支持部材２４は、軸線ｍ１を中心に円柱状に形成されている。図８に示されるように、被作動部３０には、その一側面３０ａから他側面３０ｂに貫通する挿通孔３０ｃが形成されている。挿通孔３０ｃには、支持部材２４が挿通されている。被作動部３０の内周面と支持部材２４の外周面との間には、軸受け３２，３３が設けられている。これらの軸受け３２，３３により、被作動部３０は、支持部材２４に対して周方向Ｃ１，Ｃ２に回転可能に支持されている。
【００３６】
支持部材２４は、アクチュエータ部材５１，５２との間に発生する摩擦力を小さくすることの可能な材料により形成されている。本実施形態の支持部材２１，２２の材質としては、金属が採用されている。これにより、アクチュエータ部材５１，５２は、支持部材２１，２２の外周面を滑りながら収縮変形及び伸張変形することが可能である。
【００３７】
図７に示されるように、第１アクチュエータ部材５１の一端部５１ａは、被作動部３０の一側面３０ａに固定されている。また、第１アクチュエータ部材５１の他端部２１ｂは、第１保持部材４１に固定されている。同様に、第２アクチュエータ部材５２の一端部５２ａは、被作動部３０の他側面３０ｂに固定されている。また、第２アクチュエータ部材５２の他端部５２ｂは、第２保持部材４２に固定されている。本実施形態では、保持部材４１，４２が、被作動部３０とは異なる部材に相当する。
【００３８】
本実施形態のアクチュエータ装置１０では、第１加熱装置６１によって第１アクチュエータ部材５１が加熱されることで第１アクチュエータ部材５１が螺旋方向に収縮すると、被作動部３０の一側面３０ａには周方向Ｃ１のトルクが直接的に付与される。このトルクにより、被作動部３０及びセンサ装置３１が周方向Ｃ１に回転する。また、第１加熱装置６１による第１アクチュエータ部材５１の加熱が停止して、自然冷却等により第１アクチュエータ部材５１が冷却されると、第１アクチュエータ部材５１が螺旋方向に伸張するため、被作動部３０及びセンサ装置３１が基準位置Ｐ０に復帰する。
【００３９】
同様に、第２加熱装置６２によって第２アクチュエータ部材５２が加熱されることで第２アクチュエータ部材５２が螺旋方向に収縮すると、被作動部３０の他側面３０ｂには周方向Ｃ２のトルクが直接的に付与される。このトルクにより、被作動部３０及びセンサ装置３１が周方向Ｃ２に回転する。また、第２加熱装置６２による第２アクチュエータ部材５２の加熱が停止して、自然冷却等により第１アクチュエータ部材５１が冷却されると、第２アクチュエータ部材５２が螺旋方向に伸張するため、被作動部３０及びセンサ装置３１が基準位置Ｐ０に復帰する。
【００４０】
以上説明した本実施形態のアクチュエータ装置１０によれば、上記の（２）に示される作用及び効果に加え、以下の（４）に示される作用及び効果を得ることができる。
（４）加熱装置６１，６２によりアクチュエータ部材５１，５２の熱エネルギの状態が変化してアクチュエータ部材５１，５２が中心軸ｍ１０，ｍ２０に沿った方向に変形すると、アクチュエータ部材５１，５２全体が軸線ｍ１を中心とする螺旋方向に変形する。このアクチュエータ部材５１，５２の変形に基づき、被作動部３０が周方向Ｃ１，Ｃ２に回転する。すなわち、アクチュエータ部材５１，５２の螺旋方向の変形を利用することにより、周方向Ｃ１，Ｃ２のトルクを被作動部３０に付与することができる。また、アクチュエータ部材５１，５２から被作動部３０にトルクを直接的に付与することができる。そのため、第１実施形態のアクチュエータ装置１０のようにアクチュエータ部材５１，５２から支持部材２１，２２を介して被作動部３０にトルクを間接的に付与する場合と比較すると、より大きなトルクを被作動部に付与することが可能となる。
【００４１】
＜第４実施形態＞
次に、アクチュエータ装置１０の第４実施形態について説明する。以下、第１実施形態のアクチュエータ装置１０との相違点を中心に説明する。
第２実施形態のアクチュエータ装置１０のように、第１支持部材２１から発せられる熱により第１アクチュエータ部材５１を加熱するような構成の場合、加熱により第１アクチュエータ部材５１が収縮変形すると、第１アクチュエータ部材５１の内周面が第１支持部材２１の外周面に押し付けられることになる。これにより、第１アクチュエータ部材５１と第１支持部材２１との接触面積が増加するため、結果的に第１支持部材２１に対する第１アクチュエータ部材５１の伝熱面積が増加することになる。よって、第１支持部材２１に対する第１アクチュエータ部材５１の入熱量が増加するため、第１アクチュエータ部材５１の収縮変形が促進される可能性がある。これは、第１アクチュエータ部材５１の変形量の制御精度を低下させる要因となるため、被作動部３０の回転位置の制御精度が悪化するおそれがある。このような課題は、第２アクチュエータ部材５２にも同様に生じ得る。
【００４２】
そこで、本実施形態のアクチュエータ装置１０では、アクチュエータ部材５１，５２を外周部分から加熱する構成を採用することにより、アクチュエータ部材５１，５２の内周部分が支持部材２１，２２に押し付けられ難くなるようにしている。
具体的には、図９に示されるように、本実施形態のアクチュエータ装置１０では、第１アクチュエータ部材５１を外周側から加熱する第１加熱装置６１、及び第２アクチュエータ部材５２を外周側から加熱する第２加熱装置６２を備えている。第１加熱装置６１及び第２加熱装置６２は、図３に示されるようにＥＣＵ７０により制御される。
【００４３】
以上説明した本実施形態のアクチュエータ装置１０によれば、以下の（５）に示される作用及び効果を更に得ることができる。
（５）第１加熱装置６１は、第１アクチュエータ部材５１の外周部分を加熱する。このような構成によれば、第１加熱装置６１により加熱される第１アクチュエータ部材５１の外周部分は温度上昇し易くなる。これに対し、第１アクチュエータ部材５１の内周部分は第１支持部材２１に接触しているため、第１アクチュエータ部材５１の内周部分の熱は第１支持部材２１に放熱される。結果的に、第１アクチュエータ部材５１の変形時に、第１アクチュエータ部材５１の温度が第１支持部材２１の温度よりも高くなる。これにより、第１アクチュエータ部材５１では、その外周部分の収縮変形量よりも、その内周部分の収縮変形量の方が小さくなる。よって、第１アクチュエータ部材５１の内周面が第１支持部材２１の外周面に押し付けられ難くなるため、第１支持部材２１に対する第１アクチュエータ部材５１の伝熱面積の増加を抑制することができる。すなわち、第１支持部材２１から第１アクチュエータ部材５１への入熱量が変化し難くなるため、第１アクチュエータ部材５１の変形量を精度良く制御することが可能となる。第２アクチュエータ部材５２に関しても同様の作用及び効果を得ることができる。
【００４４】
（第１変形例）
次に、第４実施形態のアクチュエータ装置１０の第１変形例について説明する。
図１０に示されるように、本変形例のアクチュエータ装置１０では、第１支持部材２１の他端部２１ｂの外周部分に複数の放熱フィン１０１が形成されている。また、第２支持部材２２の他端部２２ｂの外周部分にも複数の放熱フィン１０２が形成されている。
【００４５】
このような構成によれば、放熱フィン１０１により第１支持部材２１の放熱を促進させることができるため、結果的に第１アクチュエータ部材５１の内周部分の収縮変形量を更に小さくすることができる。これにより、第１支持部材２１から第１アクチュエータ部材５１への入熱量が更に変化し難くなるため、第１アクチュエータ部材５１の変形量を更に精度良く制御することが可能となる。
【００４６】
また、放熱フィン１０２により第２支持部材２２の放熱を促進させることができるため、第２アクチュエータ部材５２に関しても同様の作用及び効果を得ることができる。
（第２変形例）
次に、第４実施形態のアクチュエータ装置１０の第２変形例について説明する。
【００４７】
図１１に示されるように、本変形例のアクチュエータ装置１０では、第１支持部材２１の他端部２１ｂが、第１保持部材４１に設けられた第１冷却部１２１に接触している。第１冷却部１２１は、第１保持部材４１を冷却する。第１冷却部１２１としては、例えば通電により第１保持部材４１を冷却するペルチェ素子や、内部を流れる冷却水により第１保持部材４１を冷却する冷却水循環機構を用いることができる。また、第２支持部材２２の他端部２２ｂは、同様に、第２保持部材４２に設けられた第２冷却部１２２に接触している。
【００４８】
このような構成によれば、第１支持部材２１の放熱を更に促進させることができるため、結果的に第１アクチュエータ部材５１の内周部分の収縮変形量を更に小さくすることができる。これにより、第１支持部材２１から第１アクチュエータ部材５１への入熱量が更に変化し難くなるため、第１アクチュエータ部材５１の変形量を更に精度良く制御することが可能となる。
【００４９】
また、第２冷却部１２２により第２支持部材２２の放熱を促進させることができるため、第２アクチュエータ部材５２に関しても同様の作用及び効果を得ることができる。
＜第５実施形態＞
次に、アクチュエータ装置１０の第５実施形態について説明する。以下、第２実施形態のアクチュエータ装置１０との相違点を中心に説明する。
【００５０】
図１２に示されるように、本実施形態のアクチュエータ装置１０は、第１アクチュエータ部材５１に設けられる第１温度センサ１１１と、第２アクチュエータ部材５２に設けられる第２温度センサ１１２とを備えている。第１温度センサ１１１は、第１アクチュエータ部材５１の温度を検出するとともに、検出した温度に応じた信号を出力する。第２温度センサ１１２は、第２アクチュエータ部材５２の温度を検出するとともに、検出した温度に応じた信号を出力する。本実施形態では、第１温度センサ１１１及び第２温度センサ１１２が温度検出部に相当する。
【００５１】
図１３に示されるように、第１温度センサ１１１及び第２温度センサ１１２のそれぞれの出力信号は、ＥＣＵ７０に取り込まれている。ＥＣＵ７０は、第１温度センサ１１１の出力信号に基づいて第１アクチュエータ部材５１の温度の情報を取得するとともに、取得した第１アクチュエータ部材５１の温度に基づいて第１通電装置６３から第１支持部材２１への通電量、具体的には第１支持部材２１に印加されている電圧の大きさを制御する。例えば、この通電制御は次のように行われる。
【００５２】
図２に示されるセンサ装置３１の回転角度θ１は、第１支持部材２１の捩り変形量と相関関係がある。また、第１支持部材２１の捩り変形量は、第１アクチュエータ部材５１の収縮変形量、すなわち第１アクチュエータ部材５１の温度と相関関係がある。したがって、センサ装置３１の回転角度θ１は第１アクチュエータ部材５１の温度と相関関係がある。本実施形態のアクチュエータ装置１０では、それらの関係が予め実験等により求められており、その実験結果に基づいて、センサ装置３１の目標回転角度θ＊と第１アクチュエータ部材５１の目標温度Ｔ＊との関係を示す第１マップが予め作成されるとともに、その第１マップがＥＣＵ７０の記憶装置に記憶されている。
【００５３】
また、第１アクチュエータ部材５１の温度は、第１通電装置６３から第１支持部材２１への通電量と相関関係がある。本実施形態のアクチュエータ装置１０では、それらの関係が予め実験等により求められており、その実験結果に基づいて、第１アクチュエータ部材５１の目標温度Ｔ＊と第１通電装置６３の通電量指示値Ｐ＊との関係を示す第２マップが予め作成されるとともに、その第２マップがＥＣＵ７０の記憶装置に記憶されている。
【００５４】
ＥＣＵ７０は、上記の第１マップ及び第２マップに基づいて、センサ装置３１の目標回転角度θ＊に応じた第１通電装置６３の通電量指示値Ｐ＊を設定する。すなわち、ＥＣＵ７０は、センサ装置３１の目標回転角度θ＊から第１マップに基づいて第１アクチュエータ部材５１の目標温度Ｔ＊を設定する。また、ＥＣＵ７０は、第１アクチュエータ部材５１の目標温度Ｔ＊から第２マップに基づいて第１通電装置６３の通電量指示値Ｐ＊を設定する。
【００５５】
一方、ＥＣＵ７０は、第１温度センサ１１１により取得した第１アクチュエータ部材５１の温度Ｔと目標温度Ｔ＊との差分値Δ（Ｔ＊−Ｔ）を演算するとともに、その差分値Δ（Ｔ＊−Ｔ）に応じた通電量補正値ΔＰを演算式等により演算する。なお、通電量補正値ΔＰは、差分値Δ（Ｔ＊−Ｔ）と正の相関関係をなすように設定される。ＥＣＵ７０は、この通電量補正値ΔＰにより通電量指示値Ｐ＊を補正した値「Ｐ＊＋ΔＰ」を用いて、第１通電装置６３から第１支持部材２１への通電量を制御する。
【００５６】
同様に、ＥＣＵ７０は、第２温度センサ１１２の出力信号に基づいて第２アクチュエータ部材５２の温度の情報を取得するとともに、取得した第２アクチュエータ部材５２の温度に基づいて第２通電装置６４から第２支持部材２２への通電量を制御する。
以上説明した本実施形態のアクチュエータ装置１０によれば、以下の（６）に示される作用及び効果を更に得ることができる。
【００５７】
（６）第１支持部材２１から発せられる熱により第１アクチュエータ部材５１が加熱されることにより第１アクチュエータ部材５１が収縮変形し、第１アクチュエータ部材５１の内周面が第１支持部材２１に押し付けられた場合、第１支持部材２１に対する第１アクチュエータ部材５１の伝熱面積が増加するため、第１アクチュエータ部材５１の温度が上昇し易くなることは上述の通りである。また、これが、第１アクチュエータ部材５１の変形量の制御精度を低下させる要因になることも上述の通りである。この点、本実施形態のアクチュエータ装置１０によれば、第１支持部材２１に対する第１アクチュエータ部材５１の伝熱面積が増加することにより第１アクチュエータ部材５１の温度が目標温度Ｔ＊よりも上昇した場合、その温度上昇分が打ち消されるように、第２通電装置６４から第２支持部材２２への通電量が補正される。結果的に、第１アクチュエータ部材５１の温度を目標温度Ｔ＊に精度良く制御することができるため、第１アクチュエータ部材５１の変形量を精度良く制御することが可能となる。第２アクチュエータ部材５２に関しても同様の作用及び効果を得ることができる。
【００５８】
＜他の実施形態＞
なお、各実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
・第１実施形態のアクチュエータ装置１０では、第１アクチュエータ部材５１が収縮する際に第１アクチュエータ部材５１と第１支持部材２１との間に作用する摩擦力により第１支持部材２１を捩り変形させることが可能であれば、第１アクチュエータ部材５１が第１支持部材２１に固定されていなくてもよい。同様に、第２アクチュエータ部材５２が第２支持部材２２に固定されていなくてもよい。
【００５９】
・第３実施形態のアクチュエータ装置１０では、アクチュエータ部材５１，５２を加熱するための構成として、第２実施形態のアクチュエータ装置１０の構成を採用してもよい。
・図１４に示されるように、第３実施形態の支持部材２４の外周面には、アクチュエータ部材５１，５２の熱伝達効率を高めるための熱拡散層２４ｃが設けられていてもよい。同様に、第１実施形態及び第２実施形態の支持部材２１，２２のそれぞれの外周面にも、熱拡散層が設けられていてもよい。
【００６０】
・第３実施形態のアクチュエータ装置１０では、支持部材２４と第１アクチュエータ部材５１との間、並びに支持部材２４と第２アクチュエータ部材５２との間に隙間が形成されていてもよい。
・第３実施形態のアクチュエータ装置１０では、支持部材２４の内部にアクチュエータ部材５１，５２が配置されていてもよい。具体的には、図１５に示されるように、支持部材２４の内部に、第１アクチュエータ部材５１が挿入される螺旋状の穴２４ｄと、第２アクチュエータ部材５２が挿入される螺旋状の穴２４ｅとが形成されていてもよい。
【００６１】
・アクチュエータ部材５１，５２は、螺旋状の構造に限らず、渦巻き状の構造を有していてもよい。例えば、図１６に示されるように、第１支持部材２５の外周に第１アクチュエータ部材５１を渦巻き状に配置するとともに、第２支持部材２６の外周に第２アクチュエータ部材５２を渦巻き状に配置する。第１支持部材２５は、軸線ｍ１に平行な軸線ｍ２を中心に円柱状に形成されている。第１支持部材２５は、軸線ｍ１に平行な軸線ｍ３を中心に円柱状に形成されている。第１アクチュエータ部材５１の一端部５１ａは被作動部の一側面３０ｄに固定されるとともに、第１アクチュエータ部材５１の他端部５１ｂは第１支持部材２５に固定されている。また、第２アクチュエータ部材５２の一端部５２ａは被作動部の一側面３０ｅに固定されるとともに、第２アクチュエータ部材５２の他端部５２ｂは第２支持部材２６に固定されている。このような構成であっても、第１アクチュエータ部材５１及び第２アクチュエータ部材５２の収縮変形により、軸線ｍ１を中心に被作動部３０を回転させることが可能である。
【００６２】
・アクチュエータ部材５１，５２の材質としては、ポリマ繊維に限らず、電気的、光学的、化学的、熱的、及びその他のエネルギ的な状態の変化に基づいて変形する適宜の材料を用いることができる。このような材料には、例えば形状記憶合金や誘電エラストマ、磁性ゲル、導電性高分子等がある。また、アクチュエータ部材５１，５２の材質に合わせて、加熱装置６１，６２や通電装置６３，６４以外の適宜のエネルギ調整部を用いてもよい。
【００６３】
・本開示は上記の具体例に限定されるものではない。上記の具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素、及びその配置、条件、形状等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。
【符号の説明】
【００６４】
１０：アクチュエータ装置
２１，２２，２４：支持部材
２４ｃ：熱拡散層
３０：被作動部
５１，５２：アクチュエータ部材
６１，６２：加熱装置（エネルギ調整部）
６３，６４：通電装置（エネルギ調整部）
７０：ＥＣＵ（制御部）
１０１，１０２：フィン
１１１，１１２：温度検出部
１２１，１２２：冷却部
【図１】
2019146466.tif 000003
【図２】
2019146466.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2019146466.tif 000007
【図６】
2019146466.tif 000008
【図７】
2019146466.tif 000009
【図８】
2019146466.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2019146466.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2019146466.tif 000014
【図１３】
2019146466.tif 000015
【図１４】
2019146466.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
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