(57)【要約】ロック装置は、ロックピンと係合してこのピンを解除し係合している装置をアンロックする形状記憶合金アクチュエータを備える。この形状記憶合金部材は、加熱すると、非加熱状態の長さよりも短い所定の形状に戻る。この形状記憶合金アクチュエータは、短くなると、少なくとも所定の距離だけロックピンを引っ張り、係合している装置との係合状態からロックピンを解除してピン解除部材と係合させる。このピン解除部材は、ピン解除部材が動いてロックピンから外れるまで、ロックピンをアンロック位置に保持する。動くと、ピン解除部材はロックピンから外れて、ピンは元のロック位置に戻る。形状記憶合金アクチュエータおよびピン解除部材も元の位置に戻る。【選択図】図１
2012518773.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造部材を固定するロック装置であって、
第１の端部と、前記第１の端部の反対側に位置する第２の端部と、その間に延在する長手方向軸とを有する筐体と、
前記筐体に支持され、前記構造部材に係合するよう構成された遠位端と前記遠位端の反対側に位置する近位端とを有し、前記構造部材に係合するロック位置と前記構造部材から外れたアンロック位置の間を移動可能なロックピンと、
第１の端部と、前記第１の端部の反対側に位置する第２の端部と、第１の温度においてその間に延びる初期長と、活性化温度においてその間に延びる焼鈍長とを有し、前記ロックピンの前記近位端に動作可能に接続され、前記活性化温度に達すると前記ロックピンを前記アンロック位置に移動させる形状記憶合金アクチュエータと、
前記筐体から延出する第１の端部と係合位置および解除位置の間を移動可能である第２の端部とを有するシャフトを含むピン解除部材であって、係合位置ではピン解除部材が前記ロックピンを前記アンロック位置で保持し、解除位置ではピン解除部材が前記ロックピンとの係合状態から解除される、ピン解除部材とを備え、
前記形状記憶合金が前記活性化温度に達すると、前記形状記憶合金が前記焼鈍長に短縮されることにより、少なくとも前記ロックピンが前記構造部材との係合状態から解除されるに十分な距離だけ前記ロックピンを移動させて前記ピン解除部材と係合させ、前記ピン解除部材は解除されるまで前記ロックピンを前記アンロック位置に保持する、ロック装置。
【請求項２】
前記ロックピンの前記遠位端と前記近位端の間に設けられ、前記ロックピンを解除されるまで前記アンロック位置に保持するように前記ロックピンが前記アンロック位置に移動されると前記ピン解除部材と係合する止め部をさらに備える、請求項１に記載の前記ロック装置。
【請求項３】
前記形状記憶合金アクチュエータはワイヤとして形成されており、
ａ．前記形状記憶合金アクチュエータワイヤの前記第１の端部は、前記筐体の第１の端部で支持されてここから延出し、
ｂ．前記形状記憶合金アクチュエータワイヤの前記初期長は筐体を横切って長手方向に延び、前記初期長の中央部は前記筐体の第２の端部を越えて延びて前記ロックピンの前記近位端と係合し、
ｃ．前記形状記憶合金アクチュエータワイヤの前記第２の端部は、前記形状記憶合金アクチュエータワイヤの前記第１の端部に隣接して、前記筐体の前記第１の端部で支持される、請求項１または２に記載のロック装置。
【請求項４】
前記形状記憶合金アクチュエータワイヤはニッケルとチタンの合金から形成される、請求項３に記載のロック装置。
【請求項５】
前記形状記憶合金アクチュエータワイヤの前記第１の端部は、前記ワイヤにあらかじめ加えられた負荷を与えるよう構成された調節アセンブリによって支持される、請求項３または４に記載のロック装置。
【請求項６】
前記調節アセンブリは、
ａ．形状記憶合金アクチュエータワイヤの前記第１の端部を前記筐体に固定するよう構成されたフェルールと、
ｂ．初期長の前記形状記憶合金アクチュエータワイヤから弛みを取り除くよう構成された調節部材と、
ｃ．前記形状記憶合金アクチュエータワイヤをさらに前記筐体に固定するよう構成されたロック部材とを含む、請求項５に記載のロック装置。
【請求項７】
前記筐体の前記第２の端部は丸められた縁部を含み、前記形状記憶合金アクチュエータワイヤの中央部は前記丸められた縁部を越えて延びて前記ロックピンと係合する、先行する請求項１から請求項６のいずれかに記載のロック装置。
【請求項８】
前記ロックピンは前記近位端に設けられたスロット穴を含み、前記丸められた縁部を越えて延びる前記形状記憶合金アクチュエータワイヤの前記中央部は前記スロット穴にはまる、請求項７に記載のロック装置。
【請求項９】
前記スロット穴は前記ロックピンにその長手方向軸から斜めに形成され、前記初期長と前記活性化長の間で長さが変化する前記形状記憶合金アクチュエータワイヤを前記スロット穴に維持する、請求項８に記載のロック装置。
【請求項１０】
前記止め部は、前記ロックピンに形成され、前記ピン解除部材の前記第２の端部を受ける大きさである溝である、先行する請求項１から請求項９のいずれかに記載のロック装置。
【請求項１１】
ピン解除部材には前記ロックピンの前記溝に前記第２の端部を保持するに十分な力を前記シャフトに与えるよう構成された力生成部材によってあらかじめ負荷が与えられて、前記ピンを前記アンロック位置に維持する、請求項１０に記載の前記ロック装置。
【請求項１２】
前記ピン解除部材の前記第２の端部は、前記ピン解除部材の前記シャフトよりも径が小さく、前記ロックピンの前記溝に収まる大きさである小片をさらに含む、請求項１１に記載の前記ロック装置。
【請求項１３】
前記ピン解除部材は、前記ピン解除部材の前記第１の端部を前記筐体へ固定するための、前記筐体の前記第１の端部に隣接したチャネルの対応するネジと対になるよう構成されたネジ部をさらに含む、請求項１０に記載の前記ロック装置。
【請求項１４】
前記ロックピンの前記遠位端を前記構造部材との係合状態に保持するに十分な力を前記ロックピンに加えるよう構成された圧縮部材をさらに備える、請求項１に記載の前記ロック装置。
【請求項１５】
前記圧縮部材は、前記筐体内に形成された棚部により前記ロックピンの前記遠位端に隣接して支持された圧縮バネである、請求項１４に記載の前記ロック装置。
【請求項１６】
ロックピンと動作可能に係合された形状記憶合金アクチュエータつきロック装置を前記ロックピンが係合する構造部材から解除する方法であって、
前記形状記憶合金アクチュエータの初期温度を、前記形状記憶合金の初期長が焼鈍長に短縮される活性化温度まで上昇させるステップと、
前記形状記憶合金アクチュエータを前記初期長から前記焼鈍長に短縮することにより、前記ロックピンを前記構造部材との係合状態から前記構造部材から外れているアンロック位置へと移動させるステップと、
前記ロックピンを前記アンロック位置に維持するために、ピン解除部材を前記ロックピンとの係合位置に移動させるステップと、を備える方法。
【請求項１７】
前記ロックピンの止め部を前記ピン解除部材に係合させて前記ロックピンを前記アンロック位置に維持するステップをさらに備える、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記ピン解除部材を前記ロックピンから外すステップと、前記ロックピンを前記構造部材との係合状態に戻すステップとをさらに備える、請求項１６または１７に記載の方法。
【請求項１９】
構造部材を固定するロック装置であって、
第１の端部と、前記第１の端部の反対側に位置し丸められた縁部を含む第２の端部と、前記第１の端部と前記第２の端部の間に延在する長手方向軸とを有する筐体と、
前記筐体に支持され、スロット穴を有する近位端と、前記近位端の反対側に位置して前記構造部材に係合するよう構成された遠位端と、前記スロット穴より遠位に設けられた止め部とを有し、前記構造部材に係合するロック位置と前記構造部材から外れたアンロック位置の間を移動可能なロックピンと、
活性化温度に達すると前記ロックピンを前記アンロック位置に移動させるよう構成された形状記憶合金アクチュエータであって、
ａ．前記筐体の第１の端部で支持され、ここから延出する第１の端部と、
ｂ．前記第１の端部の反対側に位置し、前記形状記憶合金アクチュエータの前記第１の端部に隣接して前記筐体の前記第１の端部で支持される第２の端部と、
ｃ．初期温度において前記形状記憶合金アクチュエータの前記第１の端部と前記第２の端部の間に延びる初期長と、
ｄ．前記筐体の前記第２の端部の前記丸められた縁部を越えて延びて前記ロックピンに設けられた前記スロット穴と係合する前記初期長の中央部とを含む、形状記憶合金アクチュエータと、
前記筐体から延出する第１の端部と係合位置および解除位置の間を移動可能である第２の端部とを有するシャフトを含むピン解除部材であって、係合位置ではピン解除部材が前記ロックピンを前記アンロック位置で保持し、解除位置ではピン解除部材が前記ロックピンとの係合状態から解除される、ピン解除部材と、
前記ピン解除部材の前記第２の端部を前記ロックピンの前記止め部との係合状態に保持するに十分な力を前記ピン解除部材の前記シャフトに与えるよう構成された力生成部材とを備え、
前記形状記憶合金が前記活性化温度に達すると、前記形状記憶合金アクチュエータが前記初期長から活性化長に短縮されることにより前記形状記憶合金は当初の焼鈍位置に移動し、前記形状記憶合金アクチュエータが前記焼鈍位置に移動すると、少なくとも前記ロックピンが前記構造部材との係合状態から解除されるに十分な距離だけ前記ロックピンを前記アンロック位置へ移動させ、さらに前記ピン解除部材と係合させ、前記ロックピンが解除されるまで前記アンロック位置に保持される、ロック装置。
【請求項２０】
前記止め部は前記ロックピンに形成された溝である、請求項１９に記載の前記ロック装置。
【請求項２１】
前記ピン解除部材の前記第２の端部は、前記ピン解除部材の前記シャフトよりも径が小さく、前記ロックピンの前記溝に収まる大きさである小片をさらに含む、請求項２０に記載のロック装置。
【請求項２２】
前記ロックピンの前記遠位端を前記構造部材との係合状態に保持するに十分な力を前記ロックピンに加えるよう構成された圧縮部材をさらに備える、先行する請求項のいずれかに記載のロック装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、広く形状記憶合金アクチュエータつきロック装置に関し、特に、形状記憶合金を用いて後退させられるピン機構を含むロック装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
さまざまな環境において、特に飛行体や発射体は、迅速かつ確実に構造部材を解除して展開すると同時に、保管、輸送、またはその他の展開前要求により、これらの部材を収納位置にしっかりと保持しなければならない。
【０００３】
可動翼またはフィン（誘導用）つきスマート爆弾、可動フィンつきミサイル、および展開可能なパネル（例えば、ソーラーパネル）つきの衛星・宇宙船・宇宙機器などの用途では、設計上安全範囲を大きくすることが望ましい。このような状況では、フィンやパネルは、多くはスプリング力などの強い力で展開位置方向に付勢されている。しかしながら、こうしたフィンやパネルは、展開前には収納状態でしっかりと確実に保持されなければならない。展開が早すぎるとフィンまたはパネルは損傷を受けやすく、これにより誘導異常もしくはその他の問題が生じる可能性がある。展開失敗は、爆弾もしくはミサイルの誤爆につながったり、または衛星の電源喪失が早すぎたりする可能性がある。
【０００４】
提案されているスマート爆弾の設計の一例では、プラスチックに支持されたピンが機械的結合によってねじりバネを定位置に保持する収納位置に第１のバネ付勢部材を保持する。機械的結合は、バネ付勢部材をロック位置に保持するために必要とされる力を約２００〜３００ポンドまで低減する役に立つ。ピンが解除されると、ねじりバネがフィンをアンロックさせて展開させる。素早く解除するため、所定量の爆発物に着火してプラスチックを破壊し、これによりピンを解除する。
【０００５】
航空機および発射体において用いられるロック要素またはピンを解除する別のシステムとして、二つの要素を互いに関連して保持するボルトを切断して、衛星の光起電性パネルおよびアンテナ反射器を解除するものがある。さらに別のシステムでは、例えばナットの一部を切断することなどによりナットを弱めて、展開時にナットを破裂させる。これらのシステムはすべて破壊を伴うものであり、したがって取扱い、試験、および交換が煩雑かつ高価である。
【０００６】
例えば、いずれも本願の譲受人に与えられた米国特許第６９４８６８５号（’６８５号特許）（特許文献１）およびその分割出願である米国特許第７１２５０５８号（’０５８号特許）（特許文献２）に開示されるように、当技術分野において、このような破壊を必要としないシステムが知られている。’６８５号特許および’０５８号特許は、ロックの解除を作動させるソレノイドつきロック装置を開示する。このロック装置は、ソレノイドつき筐体と、１または複数のソレノイドコイルの近傍または内部に設けられた金属または磁気反応性要素とを備える。この反応性要素（プランジャーなど）はバネによりそのロック位置に付勢されている。この位置において、反応性要素（プランジャー）の下部は、例えば玉軸受けのボールなどの１以上のボールを、筐体から突出する位置に保持する。次に、この１または複数のボールが別の要素をロック位置に保持する。ボールを保持する磁気反応性要素の一部（例えば、プランジャー底面）には１または複数の凹部があり、この凹部は上記１または複数のボールの近傍に位置するがロック位置にあるときはこれに並ばない。
【０００７】
形状記憶合金（ＳＭＡ）は、航空宇宙産業においてもその利用法が見出されている。形状記憶合金アクチュエータは、その名称が示すように形状記憶合金を利用している。これらの合金には、電流などによって加熱されたときに所定の形状に戻る能力がある。この記憶効果は、その温度依存性の結晶学的性質によるものである。形状記憶合金は、その臨界温度より低いときには、可鍛性を備え、任意の形状に変形することができる。形状記憶合金を臨界温度を超えて加熱すると、その結晶構造が変化し、硬い元の形状に素早く回復する。一般的に用いられる形状記憶合金として「ニチノール」があるが、これはニッケルとチタンの合金である。従来、ＳＭＡエジェクタは、宇宙空間において、無重力下でソーラーパネル等の展開物を解除（例えばアンロック等）するために用いられてきた。ＳＭＡエジェクタ／アクチュエータは、カリフォルニア州サンレアンドロのＴｉＮｉアエロスペース社から入手できる。
【０００８】
米国特許第６３６７２５３号（’２５３号特許）（特許文献３）に形状記憶合金アクチュエータの一例が開示されており、ここでは形状記憶合金が航空機の着陸装置用のアクチュエータとして用いられる。’２５３号特許は、形状記憶合金バネ支柱内の形状記憶合金を活性化させて航空機の着陸装置を収納することを開示している。米国特許第７４６４６３４号（’６３４号特許）（特許文献４）には形状記憶合金アクチュエータの別の例が開示されており、ここでは形状記憶合金がミサイルのコールドランチシステム用のアクチュエータとして用いられる。’６３４号特許は、ＳＭＡアクチュエータを用いて要求される発射速度まで資材を加速させるコールドランチミサイルを開示している。ＳＭＡアクチュエータは、１以上の作動ステージに設けられる。任意の作動ステージにおける複数のＳＭＡアクチュエータは、同時に動作させられる。しかしながら、複数の作動ステージは順に作動させられ、作動するごとに当該資材を加速させていく。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第６９４８６８５号
【特許文献２】米国特許第７１２５０５８号
【特許文献３】米国特許第６３６７２５３号
【特許文献４】米国特許第７４６４６３４号
【発明の概要】
【００１０】
ソレノイドアクチュエータなどの従来の非破壊型アクチュエータは、適切に動作するものの、比較的重く、また部品点数が多いためにコストがかかるが、アクチュエータの信頼性を高める。このため、従来技術に比べて、より軽量でコストがかからず部品点数の少ないアクチュエータを開発することが求められている。すでに述べたように、このようなアクチュエータは、迅速かつ確実に展開を行うと同時に、保管、輸送、またはその他の展開前要求により、これらの部材を収納位置にしっかりと保持しなければならない。形状記憶合金アクチュエータ／エジェクタは当技術分野において知られているが、従来、これらはコストを引き上げ故障の可能性を高めことになるさまざまな部品からなっており、そのため装置を迅速に操作および／または動作させる能力が低くなっている恐れがある。
【００１１】
確実かつ迅速な展開を可能としつつコストを低減するために、形状記憶合金アクチュエータつきロック装置および使用方法を提供する。本発明が開示するロック装置は、ロックピンと係合し、このピンをロック位置からアンロック位置へ移動して、係合している装置から解除するよう構成された形状記憶合金アクチュエータを備える。形状記憶合金部材は、加熱されると、非加熱状態の当初の長さよりも短い、所定の焼鈍形状に戻る。一実施形態において、この形状記憶合金アクチュエータはロックピンのスロット穴にはまったワイヤである。形状記憶合金アクチュエータは、短くなると、少なくとも所定の距離だけロックピンを引っ張り、ロックしている装置、例えば発射体のフィンとの係合状態から、ロックピンを解除する。形状記憶合金アクチュエータがロックピンを引っ張ると、このロックピンは移動してピン解除部材と係合する。ピン解除部材は、このピン解除部材がロックピンとの係合状態から外れるまで、ロックピンを解除またはアンロック位置に保持する。ピン解除部材をロックピンとの係合状態から外すためには、ピン解除部材はロックピンとの係合状態から後退させられる。一実施形態においては、手動でピン解除部材を後退させてロックピンを囲む溝からピン解除部材のシャフトを外すために、使用者がピン解除部材に動作可能に接続されたハンドルを動かす。
【００１２】
解除されると、ロックピンは元のロック位置に戻り、発射体またはその他の装置と係合する。形状記憶合金アクチュエータおよびピン解除部材も元の位置に戻り、後で再びピン部材を解除、後退、保持するために再活性化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
上述ならびにその他の目的、特徴および利点は、本書面に含まれる図面に示すように、本発明の個々の実施形態に関する以下の説明から明らかとなる。
【００１４】
【図１】本発明の特定の実施形態にかかる形状記憶合金アクチュエータつきロック部材の側面斜視図である。
【図２】図１のロック部材の分解図である。
【図３】図１のロック部材の上面斜視図である。
【図４】図１のロック部材のロックまたは係合位置における断面図である。
【図５】図１のロック部材のアンロック位置への移動中における断面図である。
【図６】図１のロック部材のアンロックまたは非係合位置における断面図である。
【図７】図１のロック部材の、ピン解除部材がロックピンから外れておりロックピンがロック位置に向かって戻っているときの断面図である。
【図８】予測される形状記憶合金後退温度を等化する表である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、ロックピンに係合してこのロックピンをロック位置とアンロック位置との間で移動させる形状記憶合金（ＳＭＡ）アクチュエータを備えるロック装置を開示する。この形状記憶合金アクチュエータは、以下でより詳細に説明するように、加熱されると、非加熱状態の当初の長さよりも短い所定の形状に戻り、ロックピンを後退させてアンロックする。ここでは、ミサイルまたはスマート爆弾などの発射体の構造部材のロックに関して説明するが、ここで説明するロック装置は、その他にも、例えば、その他の航空宇宙分野、太陽光線を利用する分野、自動車分野など、コストならびに製造および使用の容易さが重視される用途に適していることは言うまでもない。
【００１６】
まず、図１〜図３に示すように、ロック装置１０は、ロックピン１６を支持する筐体１２と、ロックピン１６と係合して、ロックしている装置の構造部材（不図示）との係合状態から後退させるＳＭＡアクチュエータ１４と、ロックピン１６を後退位置に保持するとともにロックピン１６を解除して元のロック位置に戻すピン解除部材１８とを備える。
【００１７】
筐体１２は、第１の端部１２ａと、第２の端部１２ｂ（第１の端部の反対側）とを含み、この間に延在する長手方向軸「ｌ」を規定する。本実施形態において、ＳＭＡアクチュエータ１４は、筐体の第１の端部１２ａに支持される第１の端部１４ａを有するワイヤ１４ｗとして形成されてもよく、ワイヤ１４ｗは筐体１２の長手方向に沿って延在し、ロックピン１６を係合するに十分な長さを有している。調節アセンブリ２０を設けて、ＳＭＡアクチュエータワイヤ１４ｗの第１の端部１４ａを筐体の第１の端部１２ａに固定してもよい。本実施形態において、調節アセンブリ２０は、例えばかしめによりＳＭＡアクチュエータワイヤ１４ｗの第１の端部１４ａを筐体１２に固定するフェルール２２と、当初の非後退位置においてＳＭＡアクチュエータワイヤ１４ｗの弛みを取り除くよう調節された調節部材２４（例えば、ネジ）と、ロック部材２６（例えば、ロックナット）とを含んで、さらにＳＭＡアクチュエータワイヤを固定してもよい。また、ＳＭＡアクチュエータワイヤ１４ｗは、当業者に周知のように、ＳＭＡアクチュエータワイヤ１４ｗの第１の端部１４ａに隣接して筐体１２の第１の端部１２ａに支持された第２の端部１４ｂを有し、この第２の端部１４ｂは第２のフェルール２２ｂまたは別の要素によって固定されてもよい。
【００１８】
ＳＭＡアクチュエータワイヤ１４ｗは筐体１２の第１の端部１２ａで支持され、第１の端部１２ａから長手方向に、筐体１２の外側を筐体１２の第２の端部１２ｂに形成された丸められた縁部２８を越えて延びる。縁部２８は、好ましくは、ＳＭＡアクチュエータワイヤ１４ｗを支持してＳＭＡアクチュエータワイヤ１４ｗがロックピン１６を引っ張るときにスムーズに端部を滑るように丸められている。代替として滑車部材を用いてもよいが、コストを低減し機構を簡略化するために丸められた縁部を設けている。ワイヤは、筐体１２の丸められた縁部２８を越えて延びるため、筐体から延びるロックピン１６の近位端１６ａと係合する。図に示すように、ロックピン１６の近位端１６ａには、ＳＭＡアクチュエータワイヤ１４ｗの長さの中央部１４ｃがはまるスロット穴３０が形成されている。本実施形態において、スロット穴３０は、ロックピン１６の長手方向軸から斜めに形成されている。斜めのスロット穴３０は、形状記憶合金ワイヤが冷却されて長くなったときにワイヤに弛みが出るため、ワイヤの中央部１４ｃを保持するために設けられる。斜めのスロット穴３０を設けることにより、ＳＭＡアクチュエータワイヤ１４ｗは、弛んでもロックピン１６から外れることなく、斜めのスロット穴にかかったままになる。ＳＭＡアクチュエータワイヤ１４ｗの長さの残る部分は、上述のように、ワイヤが固定されている筐体の第１の端部１２ａに向かって長手方向に延びる。
【００１９】
ＳＭＡアクチュエータワイヤ１４ｗを活性化するためには、ＳＭＡアクチュエータワイヤ１４ｗは例えば電流によって臨界または活性化温度を超えて加熱される。活性化温度まで加熱することにより、ＳＭＡアクチュエータワイヤ１４ｗは、焼鈍によって形成された所定の長さ、すなわち焼鈍長に戻る。形状記憶合金は、任意の一般に流通している形状記憶合金であってよく、例えば、「ニチノール」として知られるニッケルとチタンの合金であってもよい。本実施形態において、ニチノール合金の活性化温度は約９０℃超、周囲温度は約７０℃未満、焼鈍温度は約３００℃超である。活性化温度まで上昇したときのＳＭＡアクチュエータワイヤ１４ｗが焼鈍長に戻るまでの反応時間は、理想的には約０．５秒であるが、図８の表に示すように印加電流や周囲温度によってばらつきがある。本実施形態において、ＳＭＡアクチュエータワイヤ１４ｗの焼鈍長は当初の非加熱長よりも短い。したがって、形状記憶合金が加熱によって活性化されると、ＳＭＡアクチュエータワイヤが短くなり、スロット穴３０内の中央部１４ｃがロックピン１６の近位端１６ａを少なくとも所定の距離だけ引っ張って、ロックしている装置の構造部材との係合状態からロックピンの遠位端１６ｂを解除する。
【００２０】
また、ロックピン１６は、筐体１２の穴３４に設けられた圧縮部材３２（例えば、圧縮バネ）を含んでもよい。圧縮部材３２は、本実施形態に示すように、筐体１２内に形成された棚部３６によってロックピン１６の遠位端１６ｂに隣接して支持されてもよい。棚部３６は、当業者に周知のように、別個の要素、例えば止め輪、として形成されてもよく、またロックピン１６と合わせて単一の部材として形成されてもよい。圧縮部材３２は、力を加えることにより、ロックしている装置の構造部材と係合するようにロックピン１６の遠位端１６ｂを保持する。ロックピン１６をこの構造部材との係合状態から解除するためには、ロックピン１６を引っ張るＳＭＡアクチュエータワイヤ１４ｗが圧縮部材３２の力に打ち勝って、ロックピン１６の遠位端を構造部材から外れるに十分な距離だけ移動させなければならない。
【００２１】
解除されると、止め部３８は、所望の時間の間、ロックピン１６を解除またはアンロック位置に保持してもよい。本実施形態において、解除位置にロックピン１６を保持するために、止め部は、ロックピン１６を囲み、内部にピン解除部材１８の一部がはまる大きさの周縁溝３８ｇとして形成される。本実施形態において、溝３８ｇは、スロット穴３０と圧縮部材３２の間においてロックピン１６に設けられ、ロックピン１６を構造部材から十分な距離を置いてアンロック位置に保持する。また、当業者に周知のように、例えば戻り止めやフランジといった別のタイプの止め部を用いてもよい。
【００２２】
図に示すように、ピン解除部材１８は筐体１２に形成された長手方向チャネル４２に設けられたシャフト１８ｓを含む。ピン解除部材１８は、筐体１２の第１の端部１２ａに隣接する位置にチャネル４２の対応するネジと対になるネジ部を有する第１の端部１８ａを含んで、第１の端部１８ａを筐体に固定してもよい。また、ピン解除部材１８は、そこから延びてロックピン１６に形成された溝３８と係合する部分を有する第２の端部１８ｂ（第１の端部の反対側）を含んでもよい。本実施形態において、第２の端部１８ｂは、シャフト１８ｓよりも径の小さい小片１８ｎを含み、小片１８ｎはロックピン１６の溝３８ｇに収まる大きさとなっている。ピン解除部材１８には、当初および使用中に継続的に第２の端部１８ｂがロックピン１６の溝３８と係合するように、シャフト１８ｓに力を与える力生成部材によってあらかじめ負荷が与えられている。本実施形態において、この力生成部材はバネ４８である。このようにして、溝３８がチャネル４２に揃うように動くと、バネ４８によって与えられた力によりシャフト１８ｓに支持される小片１８ｎが動いて溝３８と係合する。ここで開示される個々のピン解除部材１８は、一般に、ウィスコンシン州ハスティスフォードに所在するピボットポイント社から入手できる。また、ロックピン１６がアンロック位置に維持できれば、その他の形状、サイズ、およびタイプの解除機構を用いてもよい。
【００２３】
本実施形態では、溝３８から小片１８ｎを外すために、筐体の外部に、ピン解除部材１８の第１の端部１８ａに動作可能に接続されたハンドルまたはリング５０が設けられている。ピン解除部材１８は、使用者がハンドル５０にバネ４８の力に打ち勝つに十分な力を加えて、チャネル４２内のシャフト１８ｓをロックピン１６から離れる方向、すなわち筐体の第１の端部１４ａに向かって移動させることによって、手動で後退させられる。小片１８ｎがロックピンの溝３８から解除されると、圧縮部材３２はロックピン１６の遠位端１６ｂを元のロック位置に押し戻して、ロックする構造部材と係合する。また、形状記憶合金アクチュエータおよびピン解除部材１８も元の位置に戻り、後で再びピン部材を解除、後退、保持するために再活性化することができる。
【００２４】
なお、本実施形態においては、形状記憶合金を加熱し続けて活性化状態の短縮された長さを維持するために必要とされるエネルギーを節約するため、ＳＭＡワイヤ１４ｗはロックピン１６を解除位置に維持しない。しかしながら、活性化温度を越える温度に保たれるならば、形状記憶合金がロックピンを解除位置に維持し、その後、ロックする装置の構造部材に再度ロックピンを係合するために冷却されて伸びてもよい。
【００２５】
以上、本発明の各種の実施形態を詳細に示して説明したが、添付の請求項に規定する本発明の趣旨と範囲から逸脱することなく形状および細部について各種の変更が可能であることは当業者には言うまでもない。例えば、当業者には周知のように、ニチノールの代替物として各種の形状記憶合金を使用してもよく、ＳＭＡアクチュエータはその他の形状および／または寸法をとってもよく、またここで開示された固定部材の代替物をその他の力付与部材によるバネとして用いてもよい。同様に、図面および実施例は本発明を限定するものとして解釈されるものではなく、例示的実施形態の反映の結果として解釈されるものである。
【００２６】
したがって、上述の説明は本発明を限定するものとして解釈されるべきではなく、単に好適な実施形態の例示として解釈されるべきである。
【図１】
2012518773.tif 000003
【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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【手続補正書】
【提出日】平成23年10月19日(2011.10.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造部材を固定するロック装置であって、
第１の端部と、前記第１の端部の反対側に位置する第２の端部と、その間に延在する長手方向軸とを有する筐体と、
前記筐体に支持され、前記構造部材に係合するよう構成された遠位端と前記遠位端の反対側に位置する近位端とを有し、前記構造部材に係合するロック位置と前記構造部材から外れたアンロック位置の間を移動可能なロックピンと、
第１の端部と、前記第１の端部の反対側に位置する第２の端部と、第１の温度においてその間に延びる初期長と、活性化温度においてその間に延びる焼鈍長とを有し、前記ロックピンの前記近位端に動作可能に接続され、前記活性化温度に達すると前記ロックピンを前記アンロック位置に移動させる形状記憶合金アクチュエータと、
前記筐体から延出する第１の端部と係合位置および解除位置の間を移動可能である第２の端部とを有するシャフトを含むピン解除部材であって、係合位置ではピン解除部材が前記ロックピンを前記アンロック位置で保持し、解除位置ではピン解除部材が前記ロックピンとの係合状態から解除される、ピン解除部材とを備え、
前記形状記憶合金が前記活性化温度に達すると、前記形状記憶合金が前記焼鈍長に短縮されることにより、少なくとも前記ロックピンが前記構造部材との係合状態から解除されるに十分な距離だけ前記ロックピンを移動させて前記ピン解除部材と係合させ、前記ピン解除部材は解除されるまで前記ロックピンを前記アンロック位置に保持する、ロック装置。
【請求項２】
前記ロックピンの前記遠位端と前記近位端の間に設けられ、前記ロックピンを解除されるまで前記アンロック位置に保持するように前記ロックピンが前記アンロック位置に移動されると前記ピン解除部材と係合する止め部をさらに備える、請求項１に記載の前記ロック装置。
【請求項３】
前記形状記憶合金アクチュエータはワイヤとして形成されており、
ａ．前記形状記憶合金アクチュエータワイヤの前記第１の端部は、前記筐体の第１の端部で支持されてここから延出し、
ｂ．前記形状記憶合金アクチュエータワイヤの前記初期長は筐体を横切って長手方向に延び、前記初期長の中央部は前記筐体の第２の端部を越えて延びて前記ロックピンの前記近位端と係合し、
ｃ．前記形状記憶合金アクチュエータワイヤの前記第２の端部は、前記形状記憶合金アクチュエータワイヤの前記第１の端部に隣接して、前記筐体の前記第１の端部で支持される、請求項１または２に記載のロック装置。
【請求項４】
前記形状記憶合金アクチュエータワイヤはニッケルとチタンの合金から形成される、請求項３に記載のロック装置。
【請求項５】
前記形状記憶合金アクチュエータワイヤの前記第１の端部は、前記ワイヤにあらかじめ加えられた負荷を与えるよう構成された調節アセンブリによって支持される、請求項３または４に記載のロック装置。
【請求項６】
前記調節アセンブリは、
ａ．形状記憶合金アクチュエータワイヤの前記第１の端部を前記筐体に固定するよう構成されたフェルールと、
ｂ．初期長の前記形状記憶合金アクチュエータワイヤから弛みを取り除くよう構成された調節部材と、
ｃ．前記形状記憶合金アクチュエータワイヤをさらに前記筐体に固定するよう構成されたロック部材とを含む、請求項５に記載のロック装置。
【請求項７】
前記筐体の前記第２の端部は丸められた縁部を含み、前記形状記憶合金アクチュエータワイヤの中央部は前記丸められた縁部を越えて延びて前記ロックピンと係合する、先行する請求項１から請求項６のいずれかに記載のロック装置。
【請求項８】
前記ロックピンは前記近位端に設けられたスロット穴を含み、前記丸められた縁部を越えて延びる前記形状記憶合金アクチュエータワイヤの前記中央部は前記スロット穴にはまる、請求項７に記載のロック装置。
【請求項９】
前記スロット穴は前記ロックピンにその長手方向軸から斜めに形成され、前記初期長と前記焼鈍長の間で長さが変化する前記形状記憶合金アクチュエータワイヤを前記スロット穴に維持する、請求項８に記載のロック装置。
【請求項１０】
前記止め部は、前記ロックピンに形成され、前記ピン解除部材の前記第２の端部を受ける大きさである溝である、先行する請求項１から請求項９のいずれかに記載のロック装置。
【請求項１１】
ロックピンと動作可能に係合された形状記憶合金アクチュエータつきロック装置を前記ロックピンが係合する構造部材から解除する方法であって、
前記形状記憶合金アクチュエータの初期温度を、前記形状記憶合金の初期長が焼鈍長に短縮される活性化温度まで上昇させるステップと、
前記形状記憶合金アクチュエータを前記初期長から前記焼鈍長に短縮することにより、前記ロックピンを前記構造部材との係合状態から前記構造部材から外れているアンロック位置へと移動させるステップと、
前記ロックピンを前記アンロック位置に維持するために、ピン解除部材を前記ロックピンとの係合位置に移動させるステップと、を備える方法。
【請求項１２】
前記ロックピンの止め部を前記ピン解除部材に係合させて前記ロックピンを前記アンロック位置に維持するステップをさらに備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ピン解除部材を前記ロックピンから外すステップと、前記ロックピンを前記構造部材との係合状態に戻すステップとをさらに備える、請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１４】
構造部材を固定するロック装置であって、
第１の端部と、前記第１の端部の反対側に位置し丸められた縁部を含む第２の端部と、前記第１の端部と前記第２の端部の間に延在する長手方向軸とを有する筐体と、
前記筐体に支持され、スロット穴を有する近位端と、前記近位端の反対側に位置して前記構造部材に係合するよう構成された遠位端と、前記スロット穴より遠位に設けられた止め部とを有し、前記構造部材に係合するロック位置と前記構造部材から外れたアンロック位置の間を移動可能なロックピンと、
活性化温度に達すると前記ロックピンを前記アンロック位置に移動させるよう構成された形状記憶合金アクチュエータであって、
ａ．前記筐体の第１の端部で支持され、ここから延出する第１の端部と、
ｂ．前記第１の端部の反対側に位置し、前記形状記憶合金アクチュエータの前記第１の端部に隣接して前記筐体の前記第１の端部で支持される第２の端部と、
ｃ．初期温度において前記形状記憶合金アクチュエータの前記第１の端部と前記第２の端部の間に延びる初期長と、
ｄ．前記筐体の前記第２の端部の前記丸められた縁部を越えて延びて前記ロックピンに設けられた前記スロット穴と係合する前記初期長の中央部とを含む、形状記憶合金アクチュエータと、
前記筐体から延出する第１の端部と係合位置および解除位置の間を移動可能である第２の端部とを有するシャフトを含むピン解除部材であって、係合位置ではピン解除部材が前記ロックピンを前記アンロック位置で保持し、解除位置ではピン解除部材が前記ロックピンとの係合状態から解除される、ピン解除部材と、
前記ピン解除部材の前記第２の端部を前記ロックピンの前記止め部との係合状態に保持するに十分な力を前記ピン解除部材の前記シャフトに与えるよう構成された力生成部材とを備え、
前記形状記憶合金が前記活性化温度に達すると、前記形状記憶合金アクチュエータが前記初期長から焼鈍長に短縮されることにより前記形状記憶合金は当初の焼鈍位置に移動し、前記形状記憶合金アクチュエータが前記焼鈍位置に移動すると、少なくとも前記ロックピンが前記構造部材との係合状態から解除されるに十分な距離だけ前記ロックピンを前記アンロック位置へ移動させ、さらに前記ピン解除部材と係合させ、前記ロックピンが解除されるまで前記アンロック位置に保持される、ロック装置。
【請求項１５】
前記止め部は前記ロックピンに形成された溝である、請求項１４に記載の前記ロック装置。
【国際調査報告】
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