(57)【要約】【課題】小型化ないしは超小型化、軽量化が可能で、かつ継続して動力を出力できる時間を長くしたり、大きな力を取り出すことが可能な超弾性合金動力装置および動力蓄積ユニットを提供する。動力として使用するエネルギを蓄積する部分を、電池と同様に、被駆動部分に対して着脱可能とすることができる超弾性合金動力装置および動力蓄積ユニットを提供する。【解決手段】超弾性合金１０に変形を与えることにより超弾性合金１０にエネルギを蓄えさせ、変形が回復されて行く過程で前記エネルギを動力として出力させる。超弾性合金１０を含む動力蓄積ユニット３０を被駆動部分４３に対し着脱可能に取り付けられるようにする。【選択図】　　図１７
2004113399.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変形を与えられることによりエネルギを蓄え、変形が回復されて行く過程で前記エネルギを動力として出力する超弾性合金を有する超弾性動力装置。
【請求項２】
所定方向に回転されると前記超弾性合金に変形を与えることとなるように前記超弾性合金に連係された変形付与部材と、前記超弾性合金の変形が回復されて行く過程で前記超弾性合金から回転力を伝達される作動軸と、前記作動軸が回転を阻止されているときは、前記変形付与部材に関し前記超弾性合金の変形が増加する方向への回転のみを許し、前記超弾性合金の変形が回復される方向の回転は許さない一方向回転規制手段とをさらに有する請求項１記載の超弾性動力装置。
【請求項３】
所定方向に回転されると前記超弾性合金に変形を与えることとなるように前記超弾性合金に連係された変形付与部材と、この変形付与部材の内部に設けられた合金収容路とをさらに有しており、前記超弾性合金は該合金の少なくとも一部が前記合金収容路内に収容された状態で前記変形付与部材に連係されている請求項１記載の超弾性動力装置。
【請求項４】
前記超弾性合金はワイヤ状をなしており、ねじり変形を与えられることによりエネルギを蓄えるようになっている請求項１，２または３記載の超弾性動力装置。
【請求項５】
合金保護路をさらに有し、前記超弾性合金の少なくとも一部は該合金の周面を前記合金保護路の内壁面に対向されることによりねじれ座屈を抑制されるようにして前記合金保護路内に収容されている請求項４記載の超弾性動力装置。
【請求項６】
前記合金保護路は湾曲されている請求項５記載の超弾性動力装置。
【請求項７】
前記合金保護路の内壁面と前記超弾性合金の周面との間に潤滑剤が介在されている請求項５または６記載の超弾性動力装置。
【請求項８】
前記超弾性合金はワイヤ状をなしており、伸び変形を与えられることによりエネルギを蓄えるようになっている請求項１，２または３記載の超弾性動力装置。
【請求項９】
互いに対して相対的に回転可能な２つの合金支持体をさらに有し、前記２つの合金支持体間に前記超弾性合金が複数本渡されており、前記２つの合金支持体間の相対的な回転により前記超弾性合金に伸び変形が与えられるようになっている請求項８記載の超弾性動力装置。
【請求項１０】
動力で駆動される被駆動部分と、動力蓄積ユニットとを有してなり、
前記動力蓄積ユニットは、変形を与えられることによりエネルギを蓄え、変形が回復されて行く過程で前記エネルギを動力として出力する超弾性合金と、前記超弾性合金の変形の拘束および該拘束の解除を行うことができる変形拘束手段とを有し、前記被駆動部分に対し、前記超弾性合金から該被駆動部分に動力を伝達可能となるように着脱可能に取り付けられるようになっている超弾性動力装置。
【請求項１１】
変形を与えられることによりエネルギを蓄え、変形が回復されて行く過程で前記エネルギを動力として出力する超弾性合金と、前記超弾性合金の変形の拘束および該拘束の解除を行うことができる変形拘束手段とを有し、動力で駆動される被駆動装置に対し、前記超弾性合金から該被駆動装置に動力を伝達可能となるように着脱可能に取り付けられるようになっている動力蓄積ユニット。
【請求項１２】
ユニット本体と、前記ユニット本体に対し回転可能な変形付与部材と、前記ユニット本体に対し回転可能な出力端部材と、前記ユニット本体に対する前記変形付与部材の回転可能な方向を一方向のみに規制する一方向回転規制手段とをさらに有し、
前記超弾性合金はワイヤ状をなしていて前記変形付与部材側と前記出力端部材側との間に渡されており、
前記変形拘束手段は、前記ユニット本体に対する前記出力端部材の回転を阻止する状態および許容する状態を取り得るようになっている請求項１１記載の動力蓄積ユニット。
【請求項１３】
前記出力端部材は前記被駆動装置に設けられた動力伝達機構の入力側に対し相対的に回転不可能に係合されるようになっており、かつ前記変形拘束手段が前記ユニット本体に対する前記出力端部材の回転を阻止している状態で前記出力端部材が前記動力伝達機構の入力側に対し係合されると、前記変形拘束手段は前記ユニット本体に対する前記出力端部材の回転を許容する状態となるようになっている請求項１２記載の動力蓄積ユニット。
【請求項１４】
前記変形拘束手段は、前記ユニット本体に対し、前記出力端部材に係合して前記ユニット本体に対する前記出力端部材の回転を阻止する位置と前記出力端部材から離脱する位置とに移動可能であり、前記出力端部材に係合する位置にあるときに前記出力端部材が前記動力伝達機構の入力側に対し係合されると、前記出力端部材から離脱する位置に移動されるロック部材を有する請求項１３記載の動力蓄積ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超弾性合金が示す超弾性を利用して超弾性合金にエネルギを蓄えさせ、このエネルギを動力として出力させる超弾性動力装置および動力蓄積ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、動力源の一つとしてぜんまいばねが知られている。また、従来より、超弾性合金によりばねを構成する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭５７−１９２６４０号公報
【特許文献２】
特開昭６０−７１１８７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のぜんまいばねを使用した動力装置は、ぜんまいばねが占める空間の大きさに比し蓄積可能なエネルギ量が小さいため、装置が比較的に大型化するという問題があった。
【０００５】
また、継続して動力を出力できる時間を長くしたり、大きな力を取り出そうとすると、ぜんまいばねが大きくなり、装置がより大型化するとともに、重量も重くなるという問題があった。
【０００６】
他方、従来の超弾性合金を使用したばねは、通常の金属からなるばねと同様の用途に使用されており、本出願人の知る限り、動力用のエネルギを蓄積させる駆動源として使用されることはなかった。
【０００７】
本発明は、このような従来の事情に鑑みてなされたもので、本発明の１つの目的は、小型化ないしは超小型化、軽量化が可能な超弾性動力装置および動力蓄積ユニットを提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、継続して動力を出力できる時間を長くしたり、大きな力を取り出すことができる超弾性動力装置および動力蓄積ユニットを提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、動力として使用するエネルギを蓄積する部分を、電池と同様に、被駆動部分に対して着脱可能とすることができる超弾性動力装置および動力蓄積ユニットを提供することにある。
【００１０】
本発明のさらに他の目的は、以下の説明から明らかになろう。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
第一の本発明による超弾性動力装置は、変形を与えられることによりエネルギを蓄え、変形が回復されて行く過程で前記エネルギを動力として出力する超弾性合金を有するものである。
【００１２】
超弾性合金は非常に大きな超弾性域を持つため、この第一の本発明による超弾性動力装置においては、少量の超弾性合金に大きなエネルギを蓄積させることができるので、超弾性合金の占有空間を小さくできるため、装置を小型化（ないしは超小型化）することが可能である。また、小型（ないしは超小型）かつ軽量としても、継続して動力を出力できる時間を長くしたり、大きな力を取り出すことができるようにすることができる。
【００１３】
第二の本発明による超弾性動力装置は、動力で駆動される被駆動部分と、動力蓄積ユニットとを有してなり、
前記動力蓄積ユニットは、変形を与えられることによりエネルギを蓄え、変形が回復されて行く過程で前記エネルギを動力として出力する超弾性合金と、前記超弾性合金の変形の拘束および該拘束の解除を行うことができる変形拘束手段とを有し、前記被駆動部分に対し、前記超弾性合金から該被駆動部分に動力を伝達可能となるように着脱可能に取り付けられるようになっているものである。
【００１４】
また、本発明による動力蓄積ユニットは、変形を与えられることによりエネルギを蓄え、変形が回復されて行く過程で前記エネルギを動力として出力する超弾性合金と、前記超弾性合金の変形の拘束および該拘束の解除を行うことができる変形拘束手段とを有し、動力で駆動される被駆動装置に対し、前記超弾性合金から該被駆動装置に動力を伝達可能となるように着脱可能に取り付けられるようになっているものである。
【００１５】
前記第二の本発明による超弾性動力装置および前記本発明による動力蓄積ユニットにおいては、動力蓄積ユニットを電池と同様に被駆動装置に対し着脱自在なエネルギ源として使用することができる。また、あらかじめ超弾性合金を変形させてエネルギを蓄えておいた動力蓄積ユニットを被駆動装置に取り付けることにより、直ちに被駆動装置を駆動することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。
【００１７】
【実施例】
図１および２は、本発明による超弾性動力装置の第一実施例を示している。この実施例において、動力装置本体１にはギヤボックス２が取り付けられており、このギヤボックス２には変形付与部材３に一体的に設けられた軸部４が回転可能に支持されている。前記軸部４には、該軸部４に対して相対的に回転不可能な状態となるようにプラスチック製のラチェット爪部材５が固定されている。このラチェット爪部材５は、図２によく示されるように、２本の湾曲した腕部６と、これらの腕部６の先端部にそれぞれ傾斜部分を形成しながら突設された爪部７とを一体的に有している。前記変形付与部材３の軸部４には、ラチェット爪部材５に隣接して、該軸部４に対して相対的に回転可能に平歯車からなる主歯車８が嵌合されており、この主歯車８には複数の係合穴９が該主歯車８の軸心を中心とする一つの円周上に配設されている。
【００１８】
ここにおいて、前記ラチェット爪部材５および主歯車８は、互いの間の相対的な回転を一方向のみに規制する従来公知のラチェット機構を構成している。すなわち、主歯車８が固定されているとすると、変形付与部材３が図１の矢印で示される方向に回転されたときは、この変形付与部材３と一体的に回転するラチェット爪部材５の爪部７は腕部６を弾性変形させながら主歯車８の係合穴９から抜け出るので、ラチェット爪部材５ひいては変形付与部材３は主歯車８に対して回転できる。他方、主歯車８が固定されているとすると、変形付与部材３が図１の矢印と反対方向に回転されようとしたときは、爪部７が係合穴９の１つに侵入するので、ラチェット爪部材５ひいては変形付与部材３は主歯車８に対して相対的に回転できなくなる。
【００１９】
図３によく示されるように、ステンレス鋼、真鍮、鋼鉄等の通常の金属からなる直線状のパイプ材１４内には横断面円形のワイヤ状の超弾性合金１０が挿入されている。ここにおいて、前記パイプ材１４の内部の空間は穴ないしはトンネル状の横断面円形の合金保護路２３を構成しており、この合金保護路２３の内壁面（すなわちパイプ材１４の内壁面）に超弾性合金１０の周面（側面）が対向されている。前記合金保護路２３の内壁面の径（すなわちパイプ材１４の内径）は、該内壁面により超弾性合金１０のねじれ座屈が抑制され、なおかつ超弾性合金１０に対するねじり変形の付与およびねじり変形の回復は円滑に行われるように、超弾性合金１０の径より適当な大きさだけ大きくされている。なお、超弾性合金１０および合金保護路２３の横断面形状は、それぞれ必ずしも円形でなくてもよく、横断面非円形とされていてもよい。前記合金保護路２３の内壁面と超弾性合金１０の周面との間には潤滑剤２５（図３参照）が介在されている。潤滑剤２５は、液状でも、ペースト状でも、固体状でもよい。また、潤滑剤２５を合金保護路２３の内壁面または超弾性合金１０の周面にコーティングしてもよい。
【００２０】
図１に示されるように前記超弾性合金１０の一端部はパイプ材１４の一端から突出されて、変形付与部材３の軸部４の先端部に固定されている。前記超弾性合金１０の他端部はパイプ材１４の他端部にかしめにより固定されており、さらにパイプ材１４を介して動力装置本体１に設けられた合金支持部１１に固定されている。前記ギヤボックス２にはこの超弾性動力装置の出力軸となる作動軸１２が回転可能に支持されており、この作動軸１２に負荷（図示せず）が連係される。前記作動軸１２には段付歯車１３が固定されており、この段付歯車１３の小径側歯車１３ａは主歯車８に噛み合わされている。前記ギヤボックス２には調速機（ガバナー）１５の軸１６が回転可能に支持されており、この軸１６には羽根１７が取り付けられるとともに小歯車１８が固定されている。前記小歯車１８は段付歯車１３の大径側歯車１３ｂに噛み合わされている。前記調速機１５は従来公知の構成のもので、羽根１７の回転抵抗により調速機能を果たすようになっている。
【００２１】
この超弾性動力装置においては、作動軸１２に連係される負荷側を固定する等により作動軸１２を固定した状態で、変形付与部材３を手でねじって図１の矢印方向に回転すると、超弾性合金１０がねじり変形されて行き、該合金１０にエネルギが蓄えられて行く。
【００２２】
このように超弾性合金１０をねじり変形させて行く過程において、ラチェット爪部材５および主歯車８によるラチェット機構により、変形付与部材３の逆転が防止される。すなわち、変形付与部材３を図１の矢印方向に回転しているときは、変形付与部材３の軸部４と一体的に図２の矢印方向に回転しているラチェット爪部材５は主歯車８（このとき、主歯車８は作動軸１２および段付歯車１３を介して固定されている）に対して空転し、変形付与部材３の回転を妨げない。しかし、変形付与部材３から手を離したり、ねじる力を緩めても、ラチェット爪部材５ひいては変形付与部材３は固定されている主歯車８に対して反対方向には回転できないので、変形付与部材３が逆転して超弾性合金１０の変形が回復してしまうことが防止される。
【００２３】
次に、作動軸１２の固定を解除すれば、段付歯車１３ひいては主歯車８が回転できるようになるので、超弾性合金１０の変形が回復されて行き、変形付与部材３、ラチェット爪部材５および主歯車８が一体的に図１の矢印と反対方向に回転し、この回転が段付歯車１３を介して減速されて作動軸１２に伝わり、作動軸１２が回転される。これにより、超弾性合金１０に蓄えられていたエネルギが動力として作動軸１２に出力される。
【００２４】
前記作動軸１２の回転はさらに段付歯車１３および小歯車１８を介して調速機１５の軸１６に伝えられるので、調速機１５は超弾性合金１０の変形が大きいときと小さいときとの出力の相違や、負荷の変化に拘わらず、作動軸１２の回転速度をなるべく一定に保持する調速機能を果たす。なお、本実施例では羽根１７の回転抵抗により調速機能を果たす調速機１５を使用しているが、他の形式の調速機を使用してもよいし、場合によっては調速機は設けなくてもよい。
【００２５】
なお、超弾性合金１０にねじり変形を与える方法としては、変形付与部材３を直接回転させるのではなく、作動軸１２を逆転させることにより、変形付与部材３を主歯車８およびラチェット爪部材５と一体的に図１の矢印方向に回転させる方法もある。
【００２６】
超弾性合金１０は非常に大きな超弾性域を持つため、この超弾性動力装置においては、少量の超弾性合金１０に大きなエネルギを蓄積させることができるので、超弾性合金の占有空間を小さくできるため、装置を小型化ないしは超小型化することが可能である。また、小型ないしは超小型かつ軽量としても、継続して動力を出力できる時間を長くしたり、大きな力を取り出すことができるようにすることができる。
【００２７】
また、もし超弾性合金１０が合金保護路２３内に収容されておらず、裸の状態でねじられるようになっているとすると、ねじれ変形を付与する方向への変形付与部材３の回転量がある程度多くなると、ねじれ座屈により図４のようにキンクを生じ、超弾性合金１０が塑性変形してしまうとともに最終的には破断してしまう。しかるに、本実施例では、合金保護路２３の内壁面により超弾性合金１０のねじれ座屈が抑制されるので、超弾性合金１０を塑性変形させたり、破断させることなく、超弾性合金１０により大きなねじり変形を与え、ひいてはより大きなエネルギを蓄積させることができる。
【００２８】
また、本実施例では、合金保護路２３の内壁面と超弾性合金１０の周面との間に潤滑剤２５が介在されているので、合金保護路２３の内壁面による摩擦抵抗を減少し、超弾性合金１０へのねじり変形の付与および該ねじり変形の回復が円滑に行われるようにすることができる。ただし、本発明においては必ずしも合金保護路の内壁面と超弾性合金の周面との間に潤滑剤を介在させなくてもよい。
【００２９】
また、本発明においては、超弾性合金を合金保護路に収容しない状態で使用してもよい。
【００３０】
図５は、本発明の第二実施例における超弾性合金１０およびパイプ材１４を示している。前記パイプ材１４は渦巻き状に湾曲されており、このパイプ材１４内には横断面円形のワイヤ状の超弾性合金１０が挿入されている。したがつて、超弾性合金１０もパイプ材１４に沿って延びることにより渦巻き状に湾曲されている。本実施例においても、前記パイプ材１４の内部の空間は横断面円形の合金保護路を構成しており、この合金保護路の内壁面（すなわちパイプ材１４の内壁面）に超弾性合金１０の周面が対向されている。前記合金保護路２３の内壁面の径（すなわちパイプ材１４の内径）は、該内壁面により超弾性合金１０のねじれ座屈が抑制され、なおかつ超弾性合金１０に対するねじり変形の付与およびねじり変形の回復は円滑に行われるように、超弾性合金１０の径より適当な大きさだけ大きくされている。
【００３１】
前記パイプ材１４および超弾性合金１０の形状以外を除くと、本実施例の超弾性動力装置は前記図１〜３の第一実施例の場合と基本的に同様の構成とされており、超弾性合金１０の一端部はパイプ材１４の渦巻き状の外側端部から突出されて、第一実施例の場合と同様の変形付与部材（３）の軸部（４）の先端部に固定されている。前記超弾性合金１０他端部はパイプ材１４の渦巻き状の内側端部に固定されており、さらにパイプ材１４を介して動力装置本体（１）に設けられた合金支持部２４に固定されている。
【００３２】
図６は、本発明の第三実施例における超弾性合金１０およびパイプ材１４を示している。前記パイプ材１４は螺旋状に湾曲されており、このパイプ材１４内には横断面円形のワイヤ状の超弾性合金１０が挿入されている。したがつて、超弾性合金１０もパイプ材１４に沿って延びることにより螺旋状に湾曲されている。本実施例においても、前記パイプ材１４の内部の空間は横断面円形の合金保護路を構成している。前記超弾性合金１０の一端部はパイプ材１４の一端部から突出されて、前記第一実施例の場合と同様に変形付与部材（３）の軸部（４）の先端部に固定されている。前記超弾性合金１０の他端部はパイプ材１４の他端部に固定されており、さらにパイプ材１４を介して動力装置本体（１）に設けられた合金支持部２４に固定されている。他の構成は前記第一実施例および第二実施例と同様である。
【００３３】
図７は、本発明の第四実施例における超弾性合金１０およびパイプ材１４を示している。前記パイプ材１４は蛇行状に湾曲されており、このパイプ材１４内には横断面円形のワイヤ状の超弾性合金１０が挿入されている。したがつて、超弾性合金１０もパイプ材１４に沿って延びることにより蛇行状に湾曲されている。本実施例においても、前記パイプ材１４の内部の空間は横断面円形の合金保護路を構成している。前記超弾性合金１０の一端部はパイプ材１４の一端部から突出されて、前記図１〜３の第一実施例の場合と同様に変形付与部材（３）の軸部（４）の先端部に固定されている。前記超弾性合金１０の他端部はパイプ材１４の他端部に固定されており、さらにパイプ材１４を介して動力装置本体（１）に設けられた合金支持部２４に固定されている。他の構成は前記第一実施例および第二実施例と同様である。
【００３４】
前記図５〜７の第二、三および四実施例においても、前記第一実施例の場合と同様にして、変形付与部材（３）を回転することにより、前記合金保護路に沿って湾曲された形状のまま超弾性合金１０にねじり変形を与えることができるとともに、作動軸（１２）の固定を解除することにより、超弾性合金１０のねじり変形を回復させ、超弾性合金１０に蓄えられていたエネルギを動力として作動軸（１２）に出力させることができる。
【００３５】
また、前記図１〜３の第一実施例においては合金保護路２３が直線状とされていたので、長さ方向には大きな空間を占有することになるが、前記図５〜７の第二、三および四実施例においては、合金保護路２３が渦巻き状、螺旋状または蛇行状に湾曲されているので、占有空間を小さくし、ひいては動力装置全体を小型化（ないしは超小型化）することができる。なお、本発明においては、前記第二、三および四実施例以外の形状に合金保護路を湾曲させてもよいことは言うまでもない。
【００３６】
前記各実施例においては、パイプ材１４により合金保護路２３が構成されているが、本発明においては、必ずしも合金保護路はパイプ材により構成しなくてもよい。次に示す本発明の第五および六実施例は、パイプ材以外の部材により合金保護路を構成した例である。
【００３７】
図８は、本発明の第五実施例における超弾性合金収容部分を示している。一体成形されたプラスチックからなる合金収容体２６には渦巻き状の溝２７が形成されており、この溝２７には超弾性合金１０が該溝２７に沿って渦巻き状をなすように収容される。前記溝２７の開口は押さえ板２８により閉じられ、溝２７と押さえ板２８との間に合金保護路が形成される。前記合金保護路の内壁面と超弾性合金１０の周面との間には潤滑剤が介在される。前記超弾性合金１０の内側端部は合金収容体２６に対し固定され、外側端部は合金収容体２６と押さえ板２８との間から外部に引き出され、変形付与部材（図示せず）に連係される。
【００３８】
図９は、本発明の第六実施例における超弾性合金収容部分を示している。一体成形されたプラスチックからなる合金収容体６０の外周には螺旋状の溝６１が形成されており、この溝６１には超弾性合金１０が該溝６１に沿って螺旋状をなすように収容される。前記合金収容体６０は超弾性合金１０とともに押さえ筒６２内に収容され、溝６１と押さえ筒６２の内周面との間に合金保護路が形成される。前記合金保護路の内壁面と超弾性合金１０の周面との間には潤滑剤が介在される。前記超弾性合金１０の一端部は合金収容体６０に対し固定され、他端部は合金収容体６０と押さえ筒６２との間から外部に引き出され、変形付与部材（図示せず）に連係される。
【００３９】
前記図８および９の第五および六実施例においても、前記図５および６の第二および三実施例と同様の作用効果を得ることができる。
【００４０】
なお、超弾性合金１０は、ねじり座屈抑制のため、前記各実施例におけるように実質的にその全長が合金保護路２３内に収容されていることが好ましいが、場合によっては、ねじれ座屈が生じにくい部分（例えば、太さが不均一なワイヤ状の超弾性合金を使用する場合、細い所でねじり座屈が発生しやすくなる一方、太い所ではねじり座屈が発生し難くなる）等においては超弾性合金が合金保護路から露出するような構成としてもよい。
【００４１】
図１０は本発明の第七実施例を示す。本実施例においては、変形付与部材３の軸部４は筒状をなしていて、ギヤボックス２を貫通しており、この筒状の軸部４内の空間は該軸部４の長さ方向に沿って延びる合金収容路１９を構成している。前記合金収容路１９は、軸部４の合金支持部１１側の一端から動力装置本体１外に突出している部分にまで延びている。
【００４２】
直線状のパイプ材１４内には横断面円形のワイヤ状の超弾性合金１０が挿入されている。前記パイプ材１４の内部の空間は横断面円形の合金保護路２３を構成しており、この合金保護路２３の内壁面に超弾性合金１０の周面が対向されている。前記合金保護路２３の内壁面と超弾性合金１０の周面との間には潤滑剤が介在されている。前記パイプ材１４および超弾性合金１０の大部分は合金収容路１９内に収容されているが、前記超弾性合金１０の一端部はパイプ材１４の一端から突出されて、合金収容路１９の端部より奥側において変形付与部材３に固定されている。また、前記超弾性合金１０の他端部は合金収容路１９外においてパイプ材１４の他端部に固定されており、さらにパイプ材１４を介して動力装置本体１に設けられた合金支持部１１に固定されている。他の構成は前記第一実施例と同様である（対応する部品は同一符号をもって示している）。
【００４３】
本実施例においても前記第一実施例と同様の作用効果を得ることができる。また、本実施例においては、超弾性合金１０の一部が変形付与部材３の合金収容路１９内に収容されているので、図１の第一実施例の場合のように超弾性合金１０全体を変形付与部材３外に配置するときは利用できない空間、すなわち動力装置本体１外の空間およびギヤボックス２内の空間等を利用できるため、同一の長さの超弾性合金１０を使用しても、超弾性合金１０全体を変形付与部材３外に配置する場合より装置の大きさをさらに小さくすることができる。
【００４４】
なお、ねじれ座屈を抑制する必要がない場合は、パイプ材１４を設けず、超弾性合金１０を直接合金収容路１９内に収容してもよい。この場合、合金収容路１９は、超弾性合金１０へのねじり変形の付与および該変形の回復に支障を生じさせない限り、その太さ（内径）を任意に設定することができる。また、ねじれ座屈を抑制したい場合において、パイプ材１４を設けず、合金収容路１９に合金保護路としての機能を兼ねさせてもよい。この場合は、当然、合金収容路１９の太さ（内径）を超弾性合金１０のねじれ座屈を抑制できる程度に小さくする必要がある。
【００４５】
前記各実施例では、１本の超弾性合金がねじられるようになっているが、本発明においては、複数本の超弾性合金（物理的には１本の超弾性合金を折り返したり、ループ状にする場合を含む）を一緒にねじるような構成としてもよい。また、その場合も、複数本の超弾性合金を１つの合金保護路に一緒に収容してねじれ座屈を抑制することができる。
【００４６】
図１１〜１３は、本発明の第八実施例を示す。前記各実施例においては、超弾性合金１０に主としてねじり変形を与えることにより該合金１０にエネルギを蓄積させていたので、装置をより小型化するという点では有利であるが、超弾性合金１０の横断面についてみてみると、ねじり変形の場合、超弾性合金１０の中心側に行くほどひずみ（応力）が小さくなってしまう歪み（応力）分布となるため、合金単位量当たりの変形量ひいては蓄積可能なエネルギが小さくなってしまう。
【００４７】
このような問題を解決する１つの対策は、存在してもエネルギの蓄積にあまり寄与しない横断面中央部に超弾性合金を始めから存在させないこと、すなわち超弾性合金を筒状（好ましくは円筒状）とすることである。これにより、効率を向上し、超弾性合金を軽量化することができる。しかし、超弾性合金の加工が面倒になるという別の問題が生じる。
【００４８】
本実施例は、このような別の問題を生じることなく、合金単位量当たりの変形量ひいては蓄積可能なエネルギを大きくすることができる構成の例である。
【００４９】
適当な太さを有する丸棒状の合金受け部材２０の一端部には第一の合金支持体２１、他端部には第二の合金支持体２２がそれぞれ合金受け部材２０に対して相対的に回転可能に支持されている。これにより、前記第一および第二の合金支持体２２は共通の回転軸（合金受け部材２０の軸線）を中心として互いに対して相対的に回転可能とされている。前記第一および第二の合金支持体２１，２２はそれぞれ円板状とされていて、第一の合金支持体２１は変形付与部材３の軸部４に同軸に固定され、第二の合金支持体２２は動力装置本体１に設けられた合金支持部１１に固定されている。前記２つの合金支持体２１，２２間には、複数のワイヤ状の超弾性合金１０が図１２によく示されるように前記共通の回転軸を取り囲むような配置にて複数本渡されている。他の構成は前記第一実施例と同様である（対応する部品は同一符号をもって示している）。
【００５０】
本実施例においても、前記各実施例と同様にして、作動軸１２を固定した状態で、変形付与部材３を図１１の矢印方向に回転すると、図１３のように第二の合金支持体２２に対して第一の合金支持体２１が回転され、各超弾性合金１０が引っ張り力を作用されて伸び変形を受け、各超弾性合金１０にエネルギが蓄えられて行く。
【００５１】
本実施例では、上述のように、各超弾性合金１０は主としてねじり変形ではなく、伸び変形を受けることになる。そして、伸び変形の場合は、理想的には横断面全体に渡って一様に変形するので、単位合金量当たりの変形量、ひいては蓄積可能エネルギを大きくすることができる。
【００５２】
その後、作動軸１２の固定を解除すれば、前記各実施例と同様にして超弾性合金１０の変形が回復されて行き、作動軸１２が回転される。これにより、超弾性合金１０に蓄えられていたエネルギが動力として作動軸１２に出力される。
【００５３】
なお、もし本実施例のように適当な太さの合金受け部材２０が各超弾性合金１０間に挿入されておらず、細い軸が挿入されていたり、何も挿入されていないときは、各超弾性合金１０が細い軸に引っ掛かったり、超弾性合金１０同士が接触して第一の合金支持体２１の回転が円滑に行われなくなる虞があるが、本実施例では、適当な太さの合金受け部材２０が各超弾性合金１０間に挿入されているので、そのような不都合を防止し、第一の合金支持体２１が円滑に回転されるようにすることができる。また、本実施例では、合金受け部材２０は一様な太さの丸棒状とされているが、必ずしも一様な太さとしなくてもよいし、細い軸に例えばそろばんの玉のような形状の合金受け部材を複数、回転可能に嵌合した構成としてもよい。
【００５４】
また、前記実施例では、第一の合金支持体２１と変形付与部材３とを別体としているが、変形付与部材３に第一の合金支持体２１としての機能をも果たさせるようにしてもよい。
【００５５】
図１４〜１７は、本発明の第九実施例を示す。このうち図１４および１５は本実施例における動力蓄積ユニット３０を示している。大略中空円筒状のユニット本体３１の後端部には、前記第一実施例におけるラチェット爪部材５と同様の、腕部３２および爪部３３を有するラチェット爪部材３４が回転可能に支持されている。前記ラチェット爪部材３４には変形付与部材３５の軸部３６が固定されている。前記ユニット本体３１内のうちの後端部付近に設けられた隔壁３７には、前記第一実施例における主歯車８に設けられた係合穴９と同様の複数の係合穴３８が設けられている。ここにおいて、前記ラチェット爪部材３４および隔壁３７は、ユニット本体３１に対する変形付与部材３５の回転可能な方向を一方向のみに規制するラチェット機構を構成している。
【００５６】
前記ユニット本体３１の先端部にはその大部分が横断面四角形状をなす出力端部材３９が回転可能に支持されている。直線状のパイプ材１４内には横断面円形のワイヤ状の超弾性合金１０が挿入されている。前記パイプ材１４の内部の空間は横断面円形の合金保護路２３を構成しており、この合金保護路２３の内壁面に超弾性合金１０の周面が対向されている。前記合金保護路２３の内壁面と超弾性合金１０の周面との間には潤滑剤が介在されている。前記パイプ材１４は超弾性合金１０とともに変形付与部材３５の軸部３６と出力端部材３９の中心部との間を延びており、ユニット本体３１内部、隔壁３７およびラチェット爪部材３４を貫通し、変形付与部材３５側の一部は、変形付与部材３５の軸部３６に設けられた合金収容路４０内に侵入している。前記超弾性合金１０の一端部はパイプ材１４の一端から突出されて、合金収容路４０の端部より奥側において変形付与部材３５に固定されている。前記超弾性合金１０の他端部はパイプ材１４の他端部に固定されており、さらにパイプ材１４を介して出力端部材３９に固定されている。
【００５７】
前記出力端部材３９にはユニット本体３１の長さ方向に延びる複数のロック用穴４１が同一円周上に設けられている。前記ユニット本体３１の先端部付近にはＬ字型のロック部材４２がユニット本体３１の長さ方向にスライド可能に支持されており、このロック部材４２の先端部を出力端部材３９のロック用穴４１のいずれか１つに挿入してユニット本体３１に対する出力端部材３９の回転を阻止する状態とすることも、ロック部材４２の先端部を出力端部材３９のロック用穴４１から抜き出してユニット本体３１に対する出力端部材３９の回転を許容する状態とすることもできるようになっている。前記ロック部材４２の一部はユニット本体３１の側部外に突出されている。
【００５８】
図１６は、本実施例における被駆動装置４３を示している。被駆動装置本体４４には主歯車４５が回転可能に支持されている。この主歯車４５の一方の側面には、出力端受け部４６が一体的に設けられている。この出力端受け部４６には、出力端部材３９に対応する横断面四角形の嵌合凹部４７が設けられている。前記主歯車４５は被駆動装置本体４４に回転可能に支持された段付歯車４８の小径側歯車４８ａに噛み合わされている。前記段付歯車４８の大径側歯車４８ｂは、被駆動装置本体４４に回転可能に支持された作動軸４９に固定された段付歯車５０の小径側歯車５０ａに噛み合わされている。前記段付歯車５０の大径側歯車５０ｂは、被駆動装置本体４４に回転可能に支持された調速機５１の軸５２に固定された小歯車５３に噛み合わされている。前記軸５２には調速機５１の羽根５４が取り付けられている。
【００５９】
前記被駆動装置本体４４には、動力蓄積ユニット３０のユニット本体３１を差し込み可能とされた装着穴５５を有する動力蓄積ユニット収容部５６が設けられている。この動力蓄積ユニット収容部５６の装着穴５５の一端は出力端受け部４６の嵌合凹部４７に対向されている。また、前記装着穴５５の壁面には、該装着穴５５の他端部から該装着穴５５の長さ方向中間部にまで延びる溝部５７が設けられている。
【００６０】
本実施例においては、動力蓄積ユニット３０を被駆動装置本体４４から取り外した状態で、ロック部材４２の先端部を出力端部材３９の穴のいずれか１つに挿入してユニット本体３１に対する出力端部材３９の回転を阻止した状態とするとともに、変形付与部材３５を手でねじって図１４の矢印方向に回転すると、超弾性合金１０がねじり変形されて行き、該超弾性合金１０にエネルギが蓄えられて行く。このように超弾性合金１０をねじり変形させて行く過程において、ラチェット爪部材３４および隔壁３７によるラチェット機構により、変形付与部材３５の逆転が防止される。すなわち、変形付与部材３５を図１４の矢印方向に回転しているときは、変形付与部材３５の軸部３６と一体的に回転しているラチェット爪部材３４は隔壁３７に対して空転し、変形付与部材３５の回転を妨げない。しかし、変形付与部材３５から手を離したり、ねじる力を緩めても、ラチェット爪部材３４は隔壁３７に対して反対方向には回転できないので、変形付与部材３５が逆転し、意図に反して超弾性合金１０の変形が回復してしまうことが防止される。
【００６１】
次に、図１６の矢印で示されるように動力蓄積ユニット収容部５６の装着穴５５に、出力端部材３９を先頭にして動力蓄積ユニット３０のユニット本体３１を差し込んで行き、出力端部材３９を出力端受け部４６の嵌合凹部４７に嵌合させることにより、被駆動装置４３に動力蓄積ユニット３０を装着する。すると、図１７のようにロック部材４２のうちのユニット本体３１外に突出している部分が溝部５７の終端に当接するので、ロック部材４２がユニット本体３１に対してスライドし、出力端部材３９から相対的に後退し、ロック部材４２の先端部が出力端部材３９のロック用穴４１から抜け出てユニット本体３１に対する出力端部材３９の回転が許容される状態となる。
【００６２】
このため、超弾性合金１０の変形が回復されて行き、出力端部材３９が回転し、この出力端部材３９の回転が主歯車４５，段付歯車４８および５０を介して減速されて作動軸４９に伝わり、作動軸４９が回転される。これにより、超弾性合金１０に蓄えられていたエネルギが動力として作動軸４９に出力される。またこのとき、前記作動軸４９の回転がさらに段付歯車５０および小歯車５３を介して調速機５１の羽根５４に伝えられることにより、調速機能が果たされる。
【００６３】
超弾性合金１０の変形回復が実質的に終了し、動力を失った後は、動力蓄積ユニット３０を被駆動装置４３の動力蓄積ユニット収容部５６の装着穴５５から引き抜けば、動力蓄積ユニット３０を被駆動装置４３から取り外すことができる。
【００６４】
本実施例においては、動力蓄積ユニット３０を電池と同様に被駆動装置４３に対し着脱自在なエネルギ源として使用することができる。また、あらかじめ超弾性合金１０を変形させてエネルギを蓄えておいた動力蓄積ユニット３０を被駆動装置４３に取り付けることにより、直ちに被駆動装置４３を駆動することができる。
【００６５】
なお、前記各実施例では、変形付与部材３５を手で巻くようにしているが、変形付与部材３５を機械や道具で回転して超弾性合金１０に変形を与えるようにしてもよい。
【００６６】
また、前記各実施例におけるラチェット機構（一方向回転規制手段）の代わりに、伝統的なラチェットホイールとラチェット爪を用いたラチェット機構等の他の種のラチェット機構を使用することもできるし、一方向クラッチ等のラチェット機構以外の、一方向の回転力のみを伝達する手段を使用することもできる。
【００６７】
また、本発明においては、変形付与部材は必ずしもなくてもよい（変形付与部材を設けなくても、作動軸を逆転する等により超弾性合金に変形を付与することができる）。したがって、本発明は所謂プルバック形式にも適用できる。
【００６８】
また、前記各実施例では、超弾性合金をワイヤ状としているが、本発明においては超弾性合金をワイヤ状以外の形状としてもよい。
【００６９】
【発明の効果】
以上のように本発明は、
（イ）小型化（ないしは超小型化）、軽量化が可能な超弾性動力装置および動力蓄積ユニットを提供できる、
（ロ）継続して動力を出力できる時間を長くしたり、大きな力を取り出すことができる超弾性動力装置および動力蓄積ユニットを提供できる、
（ハ）動力として使用するエネルギを蓄積する部分を、電池と同様に、被駆動部分に対して着脱可能とすることができる、
等の優れた効果を得られるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施例を示す平面図である。
【図２】前記第一実施例におけるラチェット爪部材および主歯車を示す分解斜視図である。
【図３】前記第一実施例におけるパイプ材および超弾性合金を示す縦断面図である。
【図４】ワイヤ状の超弾性合金を裸の状態でねじった状態を模式的に示す斜視図である。
【図５】本発明の第二実施例における超弾性合金およびパイプ材を示す斜視図である。
【図６】本発明の第三実施例における超弾性合金およびパイプ材を示す斜視図である。
【図７】本発明の第四実施例における超弾性合金およびパイプ材を示す斜視図である。
【図８】本発明の第五実施例における超弾性合金収容部分を示す斜視図である。
【図９】本発明の第六実施例における超弾性合金収容部分を示す斜視図である。
【図１０】本発明の第七実施例を一部断面して示す平面図である。
【図１１】本発明の第八実施例を示す平面図である。
【図１２】図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線における断面図である。
【図１３】前記第八実施例における合金支持体、合金受け部材および超弾性合金を、超弾性合金が伸び変形を受けている状態において示す斜視図である。
【図１４】本発明の第九実施例における動力蓄積ユニットを示す縦断面図である。
【図１５】前記動力蓄積ユニットを示す側面図である。
【図１６】前記第九実施例における被駆動装置を一部断面して示す平面図である。
【図１７】前記第九実施例において被駆動装置に動力蓄積ユニットを装着した状態を一部断面して示す平面図である。
【符号の説明】
３　　変形付与部材
５　　ラチェット爪部材（一方向回転規制手段）
８　　主歯車（一方向回転規制手段）
９　　係合穴（一方向回転規制手段）
１０　　超弾性合金
１２　　作動軸
１９　　合金収容路
２０　　合金受け部材
２１　　第一の合金支持体
２２　　第二の合金支持体
２３　　合金保護路
２５　　潤滑剤
２７　　溝
３０　　動力蓄積ユニット
３１　　ユニット本体
３４　　ラチェット爪部材（一方向回転規制手段）
３５　　変形付与部材
３７　　隔壁（一方向回転規制手段）
３８　　係合穴（一方向回転規制手段）
３９　　出力端部材
４０　　合金収容路
４１　　ロツク用穴（変形拘束手段）
４２　　ロック部材（変形拘束手段）
４３　　被駆動装置（被駆動部分）
４５　　主歯車（動力伝達機構の入力側）
４６　　出力端受け部
４７　　嵌合凹部
４９　　作動軸
５６　　動力蓄積ユニット収容部
６１　　溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2004113399.tif 000014
【図１３】
2004113399.tif 000015
【図１４】
2004113399.tif 000016
【図１５】
2004113399.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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