(57)【要約】  回転軸（１６）は、正回転方向および逆回転方向の各々に回転できるように筐体（１２）によって支持される。針金状の形状記憶合金（３２）は、正回転方向に向かう外力を熱収縮によって回転軸（１６）に付勢する。バイアスバネ（４６）は、逆回転方向に向かう外力を回転軸（１６）に付勢する。ワイパー（１８）は、回転軸（１６）の回転に伴って変位する。ここで、形状記憶合金（３２）は、熱収縮力を正回転方向に沿う第１部分熱収縮力と回転軸（１６）の長さ方向に沿う第２部分熱収縮力とに分割したときに第１部分熱収縮力が第２部分熱収縮力を上回るように配置される。
2015115129.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準軸の周りに反対向きに割り当てられた第１方向および第２方向の各々に回動できるように支持された回動部材、
前記第１方向に向かう外力を熱収縮によって前記回動部材に付勢する針金状の形状記憶合金、
前記第２方向に向かう外力を前記回動部材に付勢する弾性体、および
前記回動部材の回動に伴って変位する対象物を備える駆動装置であって、
前記形状記憶合金は熱収縮力を前記第１方向に沿う第１部分熱収縮力と前記基準軸の長さ方向に沿う第２部分熱収縮力とに分割したときに前記第１部分熱収縮力が前記第２部分熱収縮力を上回るように配置される、駆動装置。
【請求項２】
前記形状記憶合金が変態を繰り返すことができる最大歪み量に対応する角度を上限として前記第２方向への前記回動部材の回動を規制する規制部材をさらに備える、請求項１記載の駆動装置。
【請求項３】
前記形状記憶合金に電流を供給する供給源をさらに備える、請求項１または２記載の駆動装置。
【請求項４】
前記供給源は前記形状記憶合金がなす線材の両端にそれぞれ接続された２つの給電端子を含み、
前記回動部材は前記形状記憶合金がなす線材を前記両端と異なる位置で係止する係止部を有する、請求項３記載の駆動装置。
【請求項５】
前記回動部材は前記基準軸に沿って延びかつ長さ方向の位置によって直径が異なる回転軸を有し、
前記係止部は前記回転軸の外周面のうち最大直径と異なる直径を有する位置から前記回転軸の径方向に突出する、請求項４記載の駆動装置。
【請求項６】
前記形状記憶合金の抵抗値を測定する測定器、および
前記測定器によって測定された抵抗値を参照して前記形状記憶合金の通電を制御する制御器をさらに備える、請求項３ないし５のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項７】
前記制御器は前記形状記憶合金に過負荷が加わった場合に前記抵抗値に現れる変曲点を検知して前記通電を制御する、請求項６記載の駆動装置。
【請求項８】
前記制御器は前記形状記憶合金の変態温度を下回る予備駆動で動作前確認を行う、請求項６または７記載の駆動装置。
【請求項９】
前記制御器は前記形状記憶合金の変態温度を下回る予備駆動で前記対象物の停止確認を行う、請求項６ないし８のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項１０】
前記対象物は雨滴を除去するべく回動するワイパーを含む、請求項１ないし９のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項１１】
前記形状記憶合金がなす線材の延在方向を前記回動部材から離れた位置で曲げる曲げ部材をさらに備える、請求項１ないし１０のいずれかに記載の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、駆動装置に関し、特に、雨滴や埃などの異物を除去する異物除去装置に適用され、回転軸の回転駆動によって対象物を変位させる、駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の駆動装置の一例が、特許文献１に開示されている。この背景技術によれば、駆動部に設けられた形状記憶合金は、通電されることで自己加熱し、変態温度を上回る温度で収縮する。また、形状記憶合金は、温度変化による動作範囲が大きくなるようにコイル状に形成される。形状記憶合金の一端はフックによって固定され、形状記憶合金の他端はワイヤと接続される。ワイヤの方向はプーリによって変更され、変更されたワイヤの動きは変換器を介してブレードに伝播される。ミラー面の水滴は、ブレードの回動によって払拭される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６２−６４６４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、コイル状の形状記憶合金では収縮方向の力が小さいため、ブレードとミラーとの動摩擦に勝る回動力をブレードに与えるには形状記憶合金を太くする必要がある。この結果、背景技術では、形状記憶合金の通電による消費電力が大きくなるという問題がある。背景技術ではまた、ブレードの回動角度を決めるための変換器の構造が複雑なため、小型化、低コスト化を図れないという問題もある。【０００５】
それゆえに、この発明の主たる目的は、簡易な構造で対象物を安定的に変位させることができる、駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の駆動装置(10, 50, 80：実施例で相当する参照符号。以下同じ)は、基準軸の周りに反対向きに割り当てられた第１方向および第２方向の各々に回動できるように支持された回動部材(16, 58a, 58b, 84, 86)、第１方向に向かう外力を熱収縮によって回動部材に付勢する針金状の形状記憶合金(32, 66, 100)、第２方向に向かう外力を回動部材に付勢する弾性体(46, 74, 112)、および回動部材の回動に伴って変位する対象物(18, 60, 90)を備える駆動装置であって、形状記憶合金は熱収縮力を第１方向に沿う第１部分熱収縮力と基準軸の長さ方向に沿う第２部分熱収縮力とに分割したときに第１部分熱収縮力が第２部分熱収縮力を上回るように配置される。【０００７】
好ましくは、形状記憶合金が変態を繰り返すことができる最大歪み量に対応する角度を上限として第２方向への回動部材の回動を規制する規制部材(30)がさらに備えられる。【０００８】
好ましくは、形状記憶合金に電流を供給する供給源(34a, 34b, 64a, 64b, 98a, 98b)がさらに備えられる。【０００９】
或る局面では、供給源は形状記憶合金がなす線材の両端にそれぞれ接続された２つの給電端子を含み、回動部材は形状記憶合金がなす線材を両端と異なる位置で係止する係止部(22, 62, 96)を有する。【００１０】
より好ましくは、回動部材は基準軸に沿って延びかつ長さ方向の位置によって直径が異なる回転軸(16)を有し、係止部は回転軸の外周面のうち最大直径と異なる直径を有する位置から回転軸の径方向に突出する。【００１１】
他の局面では、形状記憶合金の抵抗値を測定する測定器(122, 124)、および測定器によって測定された抵抗値を参照して形状記憶合金の通電を制御する制御器(126, 128)がさらに備えられる。【００１２】
このとき制御器は、形状記憶合金に過負荷が加わった場合に抵抗値に現れる変曲点を検知して通電を制御し、形状記憶合金の変態温度を下回る予備駆動で動作前確認を行い、或いは形状記憶合金の変態温度を下回る予備駆動で対象物の停止確認を行う。【００１３】
好ましくは、対象物は雨滴を除去するべく回動するワイパー(18, 60)を含む。【００１４】
好ましくは、形状記憶合金がなす線材の延在方向を回動部材から離れた位置で曲げる曲げ部材(12, 52, 82)がさらに備えられる。
【発明の効果】
【００１５】
形状記憶合金の熱収縮によって回動部材に発生するトルクは熱収縮力の方向が基準軸の長さ方向に対して直角に近づくほど増大するところ、形状記憶合金は基準軸の周り方向に沿う第１部分熱収縮力が基準軸の長さ方向に沿う第２部分熱収縮力を上回るように配置される。【００１６】
これによって、形状記憶合金の線幅が細くても、高いトルクが得られる。また、形状記憶合金の線幅を細くすることで、通電に対する形状記憶合金の応答特性ひいては対象物の変位特性が向上する。この結果、簡易な構造で対象物を安定的に変位させることができる。【００１７】
この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この実施例の雨滴除去装置を或る視点から眺めた状態の一例を示す分解斜視図である。
【図２】図１に示す雨滴除去装置を他の視点から眺めた状態の一例を示す分解斜視図である。
【図３】図１に示す雨滴除去装置をその他の視点から眺めた状態の一例を示す分解斜視図である。
【図４】図１に示す雨滴除去装置の筐体を或る視点から眺めた状態の他の一例を示す分解斜視図である。
【図５】他の実施例の雨滴除去装置を或る視点から眺めた状態の一例を示す分解斜視図である。
【図６】その他の実施例の雨滴除去装置を或る視点から眺めた状態の一例を示す分解斜視図である。
【図７】さらにその他の実施例の雨滴除去装置を或る視点から眺めた状態の一例を示す分解斜視図である。
【図８】他の実施例の雨滴除去装置を或る視点から眺めた状態の一例を示す分解斜視図である。
【図９】その他の実施例の雨滴除去装置を或る視点から眺めた状態の一例を示す斜視図である。
【図１０】図９に示す雨滴除去装置を或る視点から眺めた状態の他の一例を示す斜視図である。
【図１１】さらにその他の実施例の雨滴除去装置を或る視点から眺めた状態の一例を示す分解斜視図である。
【図１２】図１１に示す雨滴除去装置を他の視点から眺めた状態の一例を示す斜視図である。
【図１３】形状記憶合金への通電を制御する制御装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図１４】図１３に示す制御回路の動作の一部を示すフロー図である。
【図１５】図１３に示す制御回路の動作の他の一部を示すフロー図である。
【図１６】形状記憶合金の収縮量と抵抗値との関係の一例を示すグラフである。
【図１７】バックカメラと本発明に係る雨滴除去装置とを或る視点から眺めた状態の一例を示す斜視図である。
【図１８】バックカメラと本発明に係る他の雨滴除去装置とを或る視点から眺めた状態の一例を示す斜視図である。
【図１９】図１７における雨滴除去装置の一例を示す図である。図１９（ａ）は、雨滴除去装置の正面図である。図１９（ｂ）は、図１９（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。図１９（ｃ）は、図１９（ｂ）のＢ部分の詳細図である。図１９（ｄ）は、筐体を除いた状態を示す雨滴除去装置の斜視図である。
【図２０】バックカメラと本発明に係るその他の雨滴除去装置とを或る視点から眺めた状態の一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１〜図３を参照して、この実施例の雨滴除去装置１０は、たとえば自動車の後部に設けられたバックカメラのレンズに付着した雨滴を除去するための装置であり、収納室ＲＭ１を有する直方体状の筺体１２を含む。筐体１２の幅方向にＸ軸を割り当て、筺体１２の厚み方向にＹ軸を割り当て、筺体１２の高さ方向にＺ軸を割り当てると、収納室ＲＭ１はＹ軸方向の負側に開口する。蓋１４は、筺体１２の主面のサイズと同じサイズの主面を有して板状に形成される。蓋１４の側面が筐体１２の側面と面一となる姿勢で蓋１４をＹ軸方向の負側から筐体１２に被せると、収納室ＲＭ１は蓋１２によって密閉される。
【００２０】
なお、筺体１２および蓋１４のいずれについても、Ｘ軸方向の正側を向く側面を“Ｘ軸正側面”と定義し、Ｘ軸方向の負側を向く側面を“Ｘ軸負側面”と定義し、Ｚ軸方向の正側を向く側面を“Ｚ軸正側面”と定義し、Ｚ軸方向の負側を向く側面を“Ｚ軸負側面”と定義する。
【００２１】
筺体１２のＸ軸正側面およびＸ軸負側面には、共通のＹＺ座標でＸ軸方向に延びる２つの貫通孔ＨＬ１およびＨＬ２が形成される（貫通孔ＨＬ１については図３を参照、貫通孔ＨＬ２については図１参照）。Ｘ軸負側面と収納室ＲＭ１とを仕切る壁には、この壁の頂面（＝Ｙ軸方向の負側を向く面）から貫通孔ＨＬ１に達する切り欠きＣＴ１が形成される（特に、図１および図３参照）。また、筺体１２のＸ軸正側面には、Ｘ軸に直交する平坦面が形成されるように貫通孔ＨＬ２の全長の一部を切り欠く切り欠きＣＴ２が設けられる（特に、図２および図３参照）。
【００２２】
回転軸１６は、筺体１２の幅を上回る長さを有して、筺体１２に装着される。回転軸１６の一方端は貫通孔ＨＬ１を介して筐体１２の外方に突出し、回転軸１６の他方端は貫通孔ＨＬ２を介して筐体１２の外方に突出する。回転軸１６の外径は、貫通孔ＨＬ１と接触する位置において貫通孔ＨＬ１の内径とほぼ一致し、貫通孔ＨＬ２と接触する位置において貫通孔ＨＬ２の内径とほぼ一致する。なお、貫通孔ＨＬ１およびＨＬ２の各々の内周面には、回転軸１６との摩擦を低減し、さらに水などの浸入を防ぐためのグリス保持溝（図示せず）が形成される。
【００２３】
回転軸１６の一方端は拡径し、この拡径部にはＸ軸方向の正側を向いて筐体１２のＸ軸負側面に当接する平坦面が形成される（特に、図１および図３参照）。さらに、回転軸１６の他方端には、貫通孔ＨＬ２の内径よりも大きい外径を有する円板状の板材２０が、ネジ２８によって取り付けられる（特に、図２および図３参照）。板材２０の一方主面はＸ軸方向の負側を向き、切り欠きＣＴ２をなす平坦面に当接する。
【００２４】
回転軸１６の一方端には、回転軸１６の径方向に延びる板状のワイパー１８が設けられる（特に、図１および図２参照）。ゴム製のブレードＢＬ１は、ワイパー１８に挟み込まれて回転軸１６の径方向に延び、図示しないレンズの表面を摺動する。ワイパー１８およびブレードＢＬ１の角度は回転軸１６の回転に伴って変化し、レンズカバーに付着した雨滴はブレードＢＬ１によって除去される。
【００２５】
回転軸１６の外径はまた、収納室ＲＭ１に収められた一部の長さ範囲で縮小する。この縮小部には、回転軸１６の外周面から径方向に向かって突出する突状部２２が形成される。回転軸１６の外径はさらに、収納室ＲＭ１に収められた他の一部の長さ範囲で僅かに拡大する。この拡大部には、ネジ２６ａおよび２６ｂによって、板状のフック２４が取り付けられる。
【００２６】
収納室ＲＭ１の底面（＝Ｙ軸方向の負側を向く面）において、Ｙ軸方向の負側から眺めてフック２４と重なる位置には、回転止め３０が形成される（特に、図１および図３参照）。したがって、Ｘ軸方向の正側から眺めて反時計回り方向（＝逆回転方向）に回転軸１６を回転させると、フック２４が回転止め３０に当たり、これ以上の回転軸１６の回転が規制される。なお、回転軸１６が逆回転できる角度の上限は、後述する形状記憶合金３２が変態を繰り返すことができる最大歪み量に対応する角度である。
【００２７】
収納室ＲＭ１の底面において、Ｚ軸負側面と収納室ＲＭ１とを仕切る壁の近傍には、この壁を貫通して収納室ＲＭ１に達した給電端子３４ａおよび３４ｂを支持する台座３８が、筐体１２と一体的に形成される。形状記憶合金３２は針金状に形成され、その一方端はネジ３６ａによって給電端子３４ａに接続され、その他方端はネジ３６ｂによって給電端子３４ｂと接続される。形状記憶合金３２の全長部は、回転軸１６と収納室ＲＭ１の底面との間を経た後に、回転軸１６よりもＺ軸方向の正側の位置でＹ軸方向の負側に折り返され、突状部２２に引っ掛けられる。こうして引っ掛けられた形状記憶合金３２の長さ方向中央部は、突状部２２の近傍において略Ｕ字を描く。
【００２８】
給電端子３４ａおよび３４ｂによって形状記憶合金３２に電流が供給されると、形状記憶合金３２が加熱によって収縮する。回転軸１６には、Ｘ軸方向の正側から眺めて時計回り方向（＝正回転方向）に向かう外力が付勢される。形状記憶合金３２は上述のように配置されるため、熱収縮力を正回転方向に沿う第１部分熱収縮力と回転軸１６の長さ方向に沿う第２部分熱収縮力とに分割したとき、第１部分熱収縮力は第２部分熱収縮力を上回る。これによって、高いトルクが回転軸１６の正回転方向に発生する。
【００２９】
ここで、形状記憶合金３２の特性を簡単に説明する。変態温度以下では、形状記憶合金３２の結晶格子を形成する原子の結合が切られることはなく、格子変形だけが起きる。したがって、変態温度以下の状態で、原子間の結合が切られない大きさの負荷を形状記憶合金３２の長さ方向に加えると、格子変形により６％程度の歪が生じて形状記憶合金３２が伸長する。変態温度を上回る温度まで形状記憶合金３２を加熱すると、格子変形が元に戻り、形状記憶合金３２の長さが短縮される。
【００３０】
なお、形状記憶合金３２の収縮量は、６％程度と小さい。これを踏まえて、回転軸１６の外径は突状部２２が形成される位置で縮小される。この結果、小さい収縮量でも大きな回転角度が得られる。
【００３１】
台座３８よりもＸ軸方向における正側の位置には、フック４４が螺合された調整ネジ４２を支持する台座４０が、筐体１２と一体的に形成される。調整ネジ４２はＺ軸に沿って延び、フック４４のＺ軸方向の位置はフック４４をＺ軸周り方向に回転することで微調整される。バイアスバネ（コイル状の引っ張りバネ）４６の一方端はフック２４に係止され、バイアスバネ３８の他方端はフック４４に係止される。回転軸１６には、逆回転方向に向かう外力がバイアスバネ４６によって付勢される。
【００３２】
したがって、回転軸１６に取り付けられたワイパー１８は、形状記憶合金３２への通電を実行したときに正方向に回動し、形状記憶合金３２への通電を停止したときに逆方向に回動する。つまり、ワイパー１８は、通電実行時に図４に示す位置に移動し、通電停止時に図１に示す位置に戻る。
【００３３】
より詳しく説明すると、形状記憶合金３２への通電が実行される前は、形状記憶合金３２は、変態温度以下で格子変形し、バイアスバネ４６によって歪まされて伸長する。形状記憶合金３２への通電が実行されると、ジュール熱により形状記憶合金３２が自己加熱し、形状記憶合金３２の温度が変態温度を超えた時点で格子変形が元に戻る。形状記憶合金３２は熱収縮を起こし、バイアスバネ４６を引き延ばしながら回転軸１６を正回転させる。ワイパー１８に設けられたブレードＢＬ１は、回転軸１６の正回転によって正方向に回動する。
【００３４】
通電中は、形状記憶合金３２の抵抗値がモニターされる。通電は、モニターされた抵抗値が規定値を下回った時点で停止される。ここで、規定値は、ブレードＢＬ１の必要な回動角度や、形状記憶合金３２の過歪防止などの観点から決定される。
【００３５】
通電が停止されると、形状記憶合金３２は自然冷却される。形状記憶合金３２の温度が変態温度を下回ると、格子変形が生じる。形状記憶合金３２は伸長し、回転軸１６はバイアスバネ４６によって引っ張られながら逆回転する。ブレードＢＬ１は、回転軸１６の逆回転によって逆方向に回動する。
【００３６】
なお、形状記憶合金３２は、Ｎｉ／Ｔｉなどからなる合金である。また、回転軸１６およびワイパー１８は、アルミなどの金属やＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）などの樹脂を材料とする。さらに、バイアスバネ４６はステンレスなどのバネ材を材料とし、筺体１２および蓋１４はＰＰＳなどの樹脂を材料とする。また、給電端子３４ａおよび３４ｂは、銅または黄銅などの導体を材料とする。
【００３７】
以上のように、この実施例によれば、回転軸１６は、正回転方向および逆回転方向の各々に回転できるように筐体１２によって支持される。針金状の形状記憶合金３２は、正回転方向に向かう外力を熱収縮によって回転軸１６に付勢する。バイアスバネ４６は、逆回転方向に向かう外力を回転軸１６に付勢する。ワイパー１８は、回転軸１６の回転に伴って変位する。ここで、形状記憶合金３２は、熱収縮力を正回転方向に沿う第１部分熱収縮力と回転軸１６の長さ方向に沿う第２部分熱収縮力とに分割したときに第１部分熱収縮力が第２部分熱収縮力を上回るように配置される。
【００３８】
形状記憶合金３２の熱収縮によって回転軸１６に発生するトルクは熱収縮力の方向が回転軸１６の長さ方向に対して直角に近づくほど増大するところ、形状記憶合金３２は正回転方向に沿う第１部分熱収縮力が回転軸１６の長さ方向に沿う第２部分熱収縮力を上回るように配置される。
【００３９】
これによって、形状記憶合金３２の線幅が細くても、高いトルクが得られる。また、形状記憶合金３２の線幅を細くすることで、通電に対する形状記憶合金３２の応答特性ひいてはワイパー１８の変位特性が向上する。この結果、簡易な構造でワイパー１８を安定的に変位させることができる。
【００４０】
また、この実施例では、回転止め３０は、形状記憶合金３２が変態を繰り返すことができる最大歪み量に対応する角度を上限として、逆回転方向への回転軸１６の回転を規制する。したがって、ワイパー１８を逆方向に回動させる予期しない外力が付勢されても、回転軸１６の逆回転は回転止め３０によって規制される。この結果、予期しない外力によって形状記憶合金３２がダメージを被るのを防止することができる。
【００４１】
なお、この実施例では、バイアスバネ４６としてコイル状の引っ張りバネを採用しているが、逆回転方向に向かう外力を回転軸１６に付勢できる限り、押しバネなどの弾性体を採用してもよい。
【００４２】
また、この実施例では、筺体１２は直方体状に形成されるが、筺体１２はＸ軸方向の正側から眺めてＬ字をなすように形成してもよい。この場合、雨滴除去装置１０は図５に示す構造をなす。図５によれば、Ｚ軸方向の負側に位置する筐体１２の一部がＹ軸方向の正側に円弧状に屈曲する。
【００４３】
これによって、形状記憶合金３２をコンパクトに配置しつつ、ブレードＢＬ１の回動角度を大きくすることができる。
【００４４】
また、筺体１２をＬ字型にすると形状記憶合金３２が屈曲部（中継部）で筐体１２の底面に接触することを踏まえて、アルミなどの金属またはテフロン（登録商標）などの樹脂を材料とする固定ガイドＧＤ１を屈曲部に設けたり（図６参照）、アルミなどの金属またはテフロンなどの樹脂を材料としてＸ軸周り方向に回転する円筒状のローラＲＬ１〜ＲＬ２を屈曲部に設けたり（図７参照）、テフロンなどの薄い樹脂を材料とするシートＳＴ１を屈曲部と形状記憶合金３２との間に挟み込み、滑り性が向上（図８参照）するようにしてもよい。
【００４５】
これによって、形状記憶合金３２が収縮する際に、筺体１２の屈曲部で発生する動摩擦を低減できる。なお、固定ガイドＧＤ１，ローラＲＬ１〜ＲＬ２またはシートＳＴ１の表面にグリスなどを塗布すると動摩擦をさらに低減することができる。
【００４６】
図９を参照して、他の実施例の雨滴除去装置５０は、バックカメラを収める筐体５２を含む。筐体５２の幅方向にＸ軸を割り当て、筺体５２の長さ方向にＹ軸を割り当て、筺体５２の高さ方向にＺ軸を割り当てると、筺体５２の前面（＝Ｙ軸方向の正側を向く面）および背面（＝Ｙ軸方向の負側を向く面）が開口する。ただし、筺体５２の前面は、Ｙ軸方向の正側に向かって円弧状に膨らむ透明のカバーガラス５４によって覆われる。
【００４７】
ネジ５６ａは、Ｘ軸方向の負側に向かって筐体５２の一方側面（＝Ｘ軸方向の正側を向く側面であり、以下では「Ｘ軸正側面」と定義）に螺入される。また、ネジ５６ｂは、Ｘ軸方向の正側に向かって筐体５２の他方側面（＝Ｘ軸方向の負側を向く側面であり、以下では「Ｘ軸負側面」と定義）に螺入される。なお、螺入位置を示すＹＺ座標は、ネジ５６ａおよび５６ｂの間で共通する。
【００４８】
アーム５８ａの基端はネジ５６ａによって筐体５２のＸ軸正側面に取り付けられ、アーム５８ｂの基端はネジ５６ｂによって筐体５２のＸ軸負側面に取り付けられる。つまり、アーム５８ａはネジ５６ａの軸周りを回動できるように支持され、アーム５８ｂはネジ５６ｂの軸周りを回動できるように支持される。
【００４９】
アーム５８ａおよび５８ｂは、共通の長さを有し、各々の先端部分でワイパー６０を挟持する。つまり、ワイパー６０は筐体５２の幅とほぼ同じ長さを有し、ワイパー６０の一方端はアーム５８ａの先端部分で支持され、ワイパー６０の他方端はアーム５８ｂの先端部分で支持される。ゴム製のブレードＢＬ２は、ワイパー６０に挟み込まれてＸ軸方向に延び、カバーガラス５４の表面を摺動する。カバーガラス５４に付着した雨滴はブレードＢＬ２によって除去される。
【００５０】
アーム５８ｂの基端の近傍には、Ｘ軸方向の負側に向かって突出する突状部６２が設けられる。また、筐体５２の底面のうちＸ軸方向の正側端部には、Ｙ軸方向に並ぶ２つの給電端子６４ａおよび６４ｂが設けられる。針金状の形状記憶合金６６の一方端はネジ６８ａによって給電端子６４ａに接続され、形状記憶合金６６の他方端はネジ６８ｂによって給電端子６４ｂと接続される。
【００５１】
形状記憶合金６６の全長部は、筺体５２の底面のうちＸ軸方向の負側端部でＺ軸方向の正側に折り返され、突状部６２に引っ掛けられる。こうして引っ掛けられた形状記憶合金６６の長さ方向中央部は、突状部６２の近傍において略逆Ｕ字を描く。
【００５２】
給電端子６４ａおよび６４ｂによって形状記憶合金６６に電流が供給されると、形状記憶合金６６が加熱によって収縮する。アーム５８ａ〜５８ｂおよびワイパー６０には、Ｘ軸方向の正側から眺めて時計回り方向（＝正回動方向）に向かう外力が付勢される。形状記憶合金６６は上述のように配置されるため、熱収縮力を正回動方向に沿う第１部分熱収縮力とＹ軸方向に沿う第２部分熱収縮力とに分割したとき、第１部分熱収縮力は第２部分熱収縮力を上回る。
【００５３】
なお、上述のように、形状記憶合金６６の収縮量は、６％程度と小さい。これを踏まえて、突状部６２はできる限りネジ５６ｂの近傍に設けられる。この結果、小さい収縮量でも大きな回動角度が得られる。
【００５４】
筐体５２のＸ軸負側面のうちＺ軸方向正側端部でかつＹ軸方向負側端部に相当する位置には、バネポスト７０がネジ７２ａおよび７２ｂによって取り付けられる。バイアスバネ７４の一方端はバネポスト７０に係止され、バイアスバネ７４の他方端はアーム５８ｂに係止される。アーム５８ａ〜５８ｂおよびワイパー６０には、Ｘ軸方向の正側から眺めて反時計回り方向（＝逆回動方向）に向かう外力がバイアスバネ７４によって付勢される。
【００５５】
したがって、ワイパー６０に挟み込まれたブレードＢＬ２は、形状記憶合金６６への通電を実行したときにカバーガラス５４の表面を正方向に摺動し、形状記憶合金６６への通電を停止したときにカバーガラス５４の表面を逆方向に摺動する。つまり、ブレードＢＬ２は、通電実行時に図１０に示す位置に移動し、通電停止時に図９に示す位置に戻る。
【００５６】
より詳しく説明すると、形状記憶合金６６への通電が実行される前は、形状記憶合金６６は、変態温度以下で格子変形し、バイアスバネ７４によって歪まされて伸長する。形状記憶合金６６への通電が実行されると、ジュール熱により形状記憶合金６６が自己加熱し、形状記憶合金６６の温度が変態温度を超えた時点で格子変形が元に戻る。形状記憶合金６６は熱収縮を起こし、バイアスバネ７４を引き延ばしながらブレードＢＬ２を正方向に回動させる。
【００５７】
通電中は、形状記憶合金６６の抵抗値がモニターされる。通電は、モニターされた抵抗値が規定値を下回った時点で停止される。ここで、規定値は、ブレードＢＬ２の必要な回動角度や、形状記憶合金６６の過歪防止などの観点から決定される。
【００５８】
通電が停止されると、形状記憶合金６６は自然冷却される。形状記憶合金６６の温度が変態温度を下回ると、格子変形が生じる。形状記憶合金６６は伸長し、ブレードＢＬ２はバイアスバネ７４によって引っ張られながら逆方向に回動する。
【００５９】
なお、形状記憶合金６６は、Ｎｉ／Ｔｉなどからなる合金である。また、筐体５２はＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）などの樹脂を材料とし、カバーガラス５４はポリカーボネイトなどの透明な樹脂を材料とする。さらに、バイアスバネ７６はステンレスなどのバネ材を材料とし、給電端子６４ａおよび６４ｂは、銅または黄銅などの導体を材料とする。
【００６０】
以上のように、この実施例によれば、アーム５８ａはネジ５６ａの軸周りを回動できるように筐体５２によって支持され、アーム５８ｂはネジ５６ｂの軸周りを回動できるように筐体５２によって支持される。針金状の形状記憶合金６６は、正回動方向に向かう外力を熱収縮によってアーム５８ａ〜５８ｂに付勢する。バイアスバネ７４は、逆回動方向に向かう外力をアーム５８ａ〜５８ｂに付勢する。ワイパー６０は、アーム５８ａ〜５８ｂの回動に伴ってカバーガラス５４の表面を摺動する。ここで、形状記憶合金６６は、熱収縮力を正回動方向に沿う第１部分熱収縮力とＹ軸方向に沿う第２部分熱収縮力とに分割したときに第１部分熱収縮力が第２部分熱収縮力を上回るように配置される。
【００６１】
形状記憶合金６６の熱収縮によってアーム５８ａ〜５８ｂに発生するトルクは熱収縮力の方向がＹ軸方向に対して直角に近づくほど増大するところ、形状記憶合金６６は正回動方向に沿う第１部分熱収縮力がＹ軸方向に沿う第２部分熱収縮力を上回るように配置される。
【００６２】
これによって、形状記憶合金６６の線幅が細くても、高いトルクが得られる。また、形状記憶合金６６の線幅を細くすることで、通電に対する形状記憶合金６６の応答特性ひいてはワイパー６０の変位特性が向上する。この結果、簡易な構造でワイパー６０を安定的に変位させることができる。また、この実施例では、バックカメラに筐体５２を被せるだけでよいので、筺体５２の設計の自由度が高まる。
【００６３】
図１１および図１２を参照して、その他の実施例の雨滴除去装置８０は、バックカメラを収める筐体８２を含む。筐体８２の幅方向にＸ軸を割り当て、筺体８２の長さ方向にＹ軸を割り当て、筺体８２の高さ方向にＺ軸を割り当てると、筺体８２の前面（＝Ｙ軸方向の正側を向く面）および背面（＝Ｙ軸方向の負側を向く面）が部分的に開口する。
【００６４】
筺体８２の前面には、カバーガラス回転ギア８６およびカバーガラス取付ギア８８が設けられる。カバーガラス回転ギア８６はキノコ状に形成され、キノコの傘に当たる部分の外周面に複数の歯が設けられる。カバーガラス回転ギア８６をなす回転軸８４は、Ｙ軸方向の負側に延びる。また、カバーガラス取付ギア８８は、円板状のカバーガラス９０を保持するべくドーナツ状に形成され、その外周面には複数の歯が設けられる。
【００６５】
カバーガラス回転ギア８６をなす複数の歯は、カバーガラス取付ギア８８をなす複数の歯とかみ合う。したがって、回転軸８４がＹ軸方向の負側から眺めて時計回り方向（＝正回転方向）に回転すると、カバーガラス９０はＹ軸方向の負側から眺めて反時計回り方向（＝逆回転方向）に回転する。また、回転軸８４が逆回転方向に回転すると、カバーガラス９０は正回転方向に回転する。
【００６６】
なお、カバーガラス回転ギア８６およびカバーガラス取付ギア８８は、カバーガラス９０の位置で部分的に開口する蓋９２によって覆われる。蓋９２は、ネジ９４ａ〜９４ｆによって筐体８２に固定される。
【００６７】
カバーガラス回転ギア８６をなす回転軸８４の外周面には、径方向に突出する突状部９６が設けられる。また、筐体８２の天面（＝Ｚ軸方向の正側を向く面）のうちＸ軸方向の正側端部には、Ｙ軸に沿って並ぶ２つの給電端子９８ａおよび９８ｂが設けられる。針金状の形状記憶合金１００の一方端はネジ１０２ａによって給電端子９８ａに接続され、形状記憶合金１００の他方端はネジ１０２ｂによって給電端子９８ｂと接続される。
【００６８】
形状記憶合金１００の全長部は、筺体８２の天面のうちＸ軸方向の負側端部でＺ軸方向の負側に折り返され、回転軸８４をＹ軸方向の負側から見て反時計回り方向に一周した後、突状部９６に引っ掛けられる。こうして引っ掛けられた形状記憶合金１００の長さ方向中央部は、突状部９６の近傍において略逆Ｕ字を描く。
【００６９】
給電端子９８ａおよび９８ｂによって形状記憶合金１００に電流が供給されると、形状記憶合金１００が加熱によって収縮する。回転軸８４には、Ｙ軸方向の負側から見て正回転方向に向かう外力が付勢される。形状記憶合金１００は上述のように配置されるため、熱収縮力を正回転方向に沿う第１部分熱収縮力とＹ軸方向に沿う第２部分熱収縮力とに分割したとき、第１部分熱収縮力は第２部分熱収縮力を上回る。
【００７０】
なお、上述のように、形状記憶合金１００の収縮量は、６％程度と小さい。これを踏まえて、形状記憶合金１００の全長部は必要な回転角度が得られるように回転軸８４を一周するように巻回されている。この結果、小さい収縮量でも大きな回転角度が得られる。なお、形状記憶合金１００の全長部の周回数は一周を上回ってもよいし、回転軸の径を細くすることで回転角度の増大を図ってもよい。
【００７１】
特に図１２を参照して、回転軸８４の外周面にはまた、径方向に突出する突状部１０４が設けられる。また、筐体８２の底面（＝Ｚ軸方向の負側を向く面）のうちＸ軸方向の正側端部には、バネポスト１０８がネジ１１０ａおよび１１０ｂによって取り付けられる。バイアスバネ１１２の一方端はバネポスト１０８に直接係止され、バイアスバネ１１２の他方端はワイヤ１０６を介して突状部１０４に係止される。詳しくは、ワイヤ１０６の両端がバイアスバネの他方端に接続され、ワイヤ１０６の全長部が回転軸８４を時計回り方向に一周した後に突状部１０４に引っ掛けられる。回転軸８４には、逆回転方向に向かう外力がバイアスバネ１１２によって付勢される。
【００７２】
したがって、カバーガラス９０は、形状記憶合金１００への通電を実行したときに逆回転方向に回転し、形状記憶合金１００への通電を停止したときに正回転方向に回転する。カバーガラス９０に付着した雨滴は、遠心力によって外側に移動する。
【００７３】
より詳しく説明すると、形状記憶合金１００への通電が実行される前は、形状記憶合金１００は、変態温度以下で格子変形し、バイアスバネ１１２によって歪まされて伸長する。形状記憶合金１００への通電が実行されると、ジュール熱により形状記憶合金１００が自己加熱し、形状記憶合金１００の温度が変態温度を超えた時点で格子変形が元に戻る。形状記憶合金１００は熱収縮を起こし、バイアスバネ１１２を引き延ばしながらカバーガラス９０を逆回転方向に回転させる。
【００７４】
通電中は、形状記憶合金１００の抵抗値がモニターされる。通電は、モニターされた抵抗値が規定値を下回った時点で停止される。ここで、規定値は、カバーガラス９０の必要な回転角度や、形状記憶合金１００の過歪防止などの観点から決定される。
【００７５】
通電が停止されると、形状記憶合金１００は自然冷却される。形状記憶合金１００の温度が変態温度を下回ると、格子変形が生じる。形状記憶合金１００は伸長し、カバーガラス９０はバイアスバネ１１２によって引っ張られながら正回転方向に回転する。
【００７６】
なお、形状記憶合金１００は、Ｎｉ／Ｔｉなどからなる合金である。また、筐体８２はＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）などの樹脂を材料とし、カバーガラス９０はポリカーボネイトなどの透明な樹脂を材料とする。さらに、バイアスバネ１１２はステンレスなどのバネ材を材料とし、給電端子９８ａおよび９８ｂは、銅または黄銅などの導体を材料とする。さらに、カバーガラス回転ギア８６およびカバーガラス取付ギア８８は、アルミなどの金属、ポリアセタールなどの樹脂を材料とする。
【００７７】
この実施例によれば、カバーガラス回転ギア８６は、回転軸８４の周りを正回転方向および逆回転方向の各々に回転できるように筐体８２によって支持される。針金状の形状記憶合金１００は、正回転方向に向かう外力を熱収縮によって回転軸８４に付勢する。バイアスバネ１１２は、逆回転方向に向かう外力を回転軸８４に付勢する。カバーガラス９０は、回転軸８４の回転に伴って変位する。ここで、形状記憶合金１００は、熱収縮力を正回転方向に沿う第１部分熱収縮力と回転軸８４の長さ方向に沿う第２部分熱収縮力とに分割したときに第１部分熱収縮力が第２部分熱収縮力を上回るように配置される。
【００７８】
形状記憶合金１００の熱収縮によって回転軸８４に発生するトルクは熱収縮力の方向が回転軸８４の長さ方向に対して直角に近づくほど増大するところ、形状記憶合金１００は正回転方向に沿う第１部分熱収縮力が回転軸８４の長さ方向に沿う第２部分熱収縮力を上回るように配置される。
【００７９】
これによって、形状記憶合金１００の線幅が細くても、高いトルクが得られる。また、形状記憶合金１００の線幅を細くすることで、通電に対する形状記憶合金１００の応答特性ひいてはカバーガラス９０の変位特性が向上する。この結果、簡易な構造でカバーガラス９０を安定的に変位させることができる。また、この実施例では、バックカメラに筐体８２を被せるだけでよいので、筺体８２の設計の自由度が高まる。
【００８０】
上述のいずれに実施例においても、形状記憶合金３２，６６または１００の通電は、図１３に示す通電制御装置によって制御される。図１３によれば、形状記憶合金３２，６６または１００の一方端は、直流電圧を出力する電源回路１２６のプラス端子に接続される。また、形状記憶合金３２，６６または１００の他方端は、シャント抵抗１１２およびスイッチ回路１２６を介して電源回路１２６のマイナス端子に接続される。電源回路１２６から出力される直流電圧値は電圧計１２０によって測定され、シャント抵抗１２２の端子転圧は電圧計１２４によって測定される。制御回路１２８は、電圧計１２０および１２４の出力を参照して電源回路１２６を制御する。なお、シャント抵抗１２２の抵抗値は形状記憶合金３２，６６または１００の抵抗値の１／１０以下が好ましい。
【００８１】
制御回路１２８は、具体的には図１４〜図１５に示すフロー図に従う処理を実行する。まずステップＳ１で予備駆動（ワイパー１８，６０またはカバーガラス９０の動作確認）のために電源回路１２６をオンする。このとき、電源回路１２６から出力される直流電圧値は、形状記憶合金３２，６６または１００の変態温度を下回る値に設定される。ステップＳ３では、電圧計１２４によって測定された端子電圧と図示しない温度計によって測定された周辺温度（環境温度）とに基づいて、形状記憶合金３２，６６または１００の抵抗値を基準温度（たとえば２５℃）換算で算出する。抵抗値の算出が完了すると、ステップＳ５で電源回路１２６をオフする。
【００８２】
ステップＳ７ではステップＳ３で算出された抵抗値が基準値ＲＥＦ１を上回るか否かを判別し、ステップＳ９ではステップＳ３で算出された抵抗値が過去に算出された最大抵抗値を上回るか否かを判別する。形状記憶合金３２，６６または１００の抵抗値は形状記憶合金３２，６６または１００の収縮量に対して図１６に示す曲線を描く。これを踏まえて、基準値ＲＥＦ１は過去に算出された最大抵抗値よりも十分に大きな値に設定される。また、過去に算出された最大抵抗値は、図示しないメモリに保存される。
【００８３】
ステップＳ７の判別結果またはステップＳ９の判別結果がＹＥＳであれば、形状記憶合金３２，６６または１００に過負荷が掛かっている、あるいは形状記憶合金３２，６６または１００が耐用限界であるとみなし、ステップＳ１１で異常表示を行ってから処理を終了する。ステップＳ７の判別結果およびステップＳ９の判別結果のいずれもがＮＯであれば、ステップＳ１３に進み、メイン駆動のために電源回路１２６をオンする。このとき、電源回路１２６から出力される直流電圧値は、形状記憶合金３２，６６または１００の変態温度以上の値に設定される。
【００８４】
ステップＳ１５では、電圧計１２４によって測定された端子電圧と温度計によって測定された環境温度とに基づいて、形状記憶合金３２，６６または１００の抵抗値を基準温度換算で算出する。ステップＳ１７では、算出された抵抗値の傾きが正から負に変化したか否かを判別し、判別結果がＮＯである限りステップＳ１５〜Ｓ１７の処理を繰り返す。
【００８５】
ステップＳ１７の判別結果がＮＯからＹＥＳに更新されると、形状記憶合金３２，６６または１００の収縮量が図１６に示す最大抵抗値に対応する収縮量を上回ったとみなし、ステップＳ１９に進む。ステップＳ１９では、電圧計１２４によって測定された端子電圧と温度計によって測定された環境温度とに基づいて、形状記憶合金３２，６６または１００の抵抗値を基準温度換算で算出する。
【００８６】
ステップＳ２１では抵抗値の変化に変曲が生じたか否かを判別し、ステップＳ２３では抵抗値が停止値にまで低下したか否かを判別する。変曲は、形状記憶合金３２，６６または１００に過負荷が生じたときに発生する（図１６参照）。また、停止値は、形状記憶合金３２，６６または１００の最大収縮量に対応する抵抗値よりも僅かに高い値に設定される。
【００８７】
ステップＳ２１の判別結果がＹＥＳであれば、ステップＳ２５で電源回路１２６をオフし、ステップＳ２７で異常表示を行ってから、処理を終了する。ステップＳ２１の判別結果およびステップＳ２３の判別結果がいずれもＮＯであれば、ステップＳ２１に戻る。ステップＳ２１の判別結果がＮＯでかつステップＳ２３の判別結果がＹＥＳであれば、ステップＳ２９に進む。
【００８８】
ステップＳ２９では電源回路１２６をオフし、ステップＳ３１では予備駆動（ワイパー１８，６０またはカバーガラス９０が元の位置に戻って停止したことの確認）のために電源回路１２６を再度オンする。ステップＳ３３では、電圧計１２４によって測定された端子電圧と温度計によって測定された環境温度とに基づいて、形状記憶合金３２，６６または１００の抵抗値を基準温度換算で算出する。ステップＳ３５では算出された抵抗値が基準値ＲＥＦ２を上回るか否かを判別する。基準値ＲＥＦ２は、今回のステップＳ１５の処理によって算出された抵抗値のうちの最大値よりも僅かに小さい値に設定される。
【００８９】
ステップＳ３５の判別結果がＮＯである限り、ステップＳ３３の処理を繰り返す。ステップＳ３５の判別結果がＮＯからＹＥＳに更新されると、形状記憶合金３２，６６または１００の収縮量が十分に低下したとみなし、ステップＳ３７で電源回路１２６をオフしてから処理を終了する。
【００９０】
なお、本発明に係る雨滴除去装置は、バックカメラと雨滴除去装置の筺体とが同程度の高さとなるようにすることもできる。本発明に係る雨滴除去装置（１０Ａ，１０Ｂ）をバックカメラに装着した状態の例を図１７および図１８に示す。このように雨滴除去装置を小型化すると、形状記憶合金の高さ方向の長さが短くなるとともに、形状記憶合金の収縮長さが短くなり、ワイパーの回転角度は小さくなる。図１９に、図１７における雨滴除去装置１０Ａの一例を示す。図１９（ａ）は、雨滴除去装置１０Ａの正面図である。図１９（ｂ）は、図１９（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。図１９（ｃ）は、図１９（ｂ）のＢ部分の詳細図である。図１９（ｄ）は、筐体１２を除いた状態を示す雨滴除去装置１０Ａの斜視図である。図１９に示すように、回転軸１６において、回転軸１６の停止状態における回転軸１６と形状記憶合金３２との接触位置から、回転軸１６の回転終了時における回転軸１６と形状記憶合金３２との接触位置までの領域の半径を小さくすれば、形状記憶合金３２の高さ方向の長さが短くなったとしてもワイパー１８の回転角度が小さくなることはない。なお、回転軸１６全体の半径を小さくすると、回転軸１６の強度が低下することがあるが、図１９に示すように、回転軸１６の停止状態における回転軸１６と形状記憶合金３２との接触位置から、回転軸１６の回転終了時における回転軸１６と形状記憶合金３２との接触位置までの領域を、他の部位に対して半径を小さくすれば、回転軸１６の強度の低下を抑制することができる。このようにすることで雨滴除去装置を小型化することができる。
【００９１】
図２０を参照して、雨滴除去装置１０Ｃのように、ワイパー１８を回転軸１６に嵌合させる構造とし、ワイパー１８を回転軸１６から取り外せるようにしてもよい。このようにすることで、ワイパー１８が摩耗した際に、容易に交換することができる。
【符号の説明】
【００９２】
１０，５０，８０  …雨滴除去装置（駆動装置）
１６，８４  …回転軸（回動部材）
１８，６０  …ワイパー（対象物）
３０  …回転止め（規制部材）
３２，６６，１００  …形状記憶合金
４６，７４，１１２  …バイアスバネ
５８ａ，５８ｂ  …ネジ
９０  …カバーガラス
３４ａ，３４ｂ，６４ａ，６４ｂ，９８ａ，９８ｂ  …給電端子
２２，６２，９６  …突状部（係止部）
１２２，１２４  …電圧計（測定器）
１２８  …制御回路（制御器）
【図１】
2015115129.tif 000003
【図２】
2015115129.tif 000004
【図３】
2015115129.tif 000005
【図４】
2015115129.tif 000006
【図５】
2015115129.tif 000007
【図６】
2015115129.tif 000008
【図７】
2015115129.tif 000009
【図８】
2015115129.tif 000010
【図９】
2015115129.tif 000011
【図１０】
2015115129.tif 000012
【図１１】
2015115129.tif 000013
【図１２】
2015115129.tif 000014
【図１３】
2015115129.tif 000015
【図１４】
2015115129.tif 000016
【図１５】
2015115129.tif 000017
【図１６】
2015115129.tif 000018
【図１７】
2015115129.tif 000019
【図１８】
2015115129.tif 000020
【図１９】
2015115129.tif 000021
【図２０】
2015115129.tif 000022
【国際調査報告】
2015115129.tif 000023
2015115129.tif 000024
2015115129.tif 000025
2015115129.tif 000026