JP7235300B2 - アクチュエータ及び触感付与装置 - Google Patents

Description

本発明は、形状記憶合金を用いたアクチュエータに関する。

従来、形状記憶合金（ＳＭＡ：Shape memory Alloy）を用いたアクチュエータ（以下、ＳＭＡアクチュエータともいう）が知られる。これは、形状記憶合金製の伸縮部材を備え、その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。

特許文献１のＳＭＡアクチュエータは、長尺状の固定子と、固定子の長手方向と直交する方向にて固定子と対向して配置される可動子と、固定子と可動子のそれぞれに設けられる複数の凸部と、複数の凸部に交互に掛けるように張り渡される伸縮部材とを備える。複数の凸部には、伸縮部材が内側に配置される一定の溝幅の溝部が形成される。

特開２０１４－８８８１１号公報

本発明者は、ＳＭＡ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。ＳＭＡアクチュエータでは、種々の要因によって、固定子の幅方向での伸縮部材の位置が変動し得る。これが生じると、ＳＭＡアクチュエータの出力特性の変動を招いてしまう。この対策を講じつつ、組み立て性の面で工夫を講じたＳＭＡアクチュエータは未だ提案されておらず、その改善が望まれる。

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、伸縮部材の位置の変動対策を図りつつ、良好な組み立て性を得られるアクチュエータを提供する。

前述の課題を解決するための本発明のある態様はアクチュエータである。この態様のアクチュエータは、長尺状の固定子と、前記固定子の長手方向と直交する方向にて前記固定子と対向して配置され、その直交する方向を可動方向として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る伸縮部材と、を備え、前記固定子と前記可動子には、前記長手方向に互い違いに複数の凸部が設けられ、前記伸縮部材は、前記固定子の前記凸部と前記可動子の前記凸部に交互に掛けるように張り渡され、前記凸部には、前記伸縮部材が内側に配置される溝部が形成され、前記溝部は、その底側に向かうにつれて溝幅が狭くなるように形成される。

この態様によれば、伸縮部材の位置の変動対策を図りつつ、良好な組み立て性を得られるアクチュエータを提供できる。

図１（Ａ）は、伸縮部材が直線的に張り渡された状態を示す模式図であり、図１（Ｂ）は、伸縮部材の位置の変動が生じた状態を示す模式図である。 第１実施形態の駆動装置の構成図である。 第１実施形態のアクチュエータの側面図である。 第１実施形態のアクチュエータの側面断面図である。 第１実施形態のアクチュエータの平面図である。 図４のＢ－Ｂ断面図である。 図７（Ａ）は、図４の矢視Ａから固定子を見た図であり、図７（Ｂ）は、図４の矢視Ｃから可動子を見た図である。 図８（Ａ）は、図７（Ｂ）の一部の拡大図であり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）の矢視Ｄから見た図である。 第１実施形態の可動子の一部を示す斜視図である。 図１０（Ａ）は、第１変形例の可動子の一部を図８（Ａ）と同じ視点から見た図であり、図１０（Ｂ）は、第１実施形態の可動子の一部の図である。 第２実施形態のアクチュエータの一部を図６と同じ視点から見た図である。

本実施形態のアクチュエータを想到するに至った背景を説明する。図１を参照する。図１は、後述する図４の矢視Ａから固定子２８や伸縮部材３２を見た模式図でもある。本図では固定子２８の凸部３８や可動子３０を省略する。

前述のように、固定子２８の幅方向（Ｙ方向）での伸縮部材３２の位置は、種々の要因によって変動し得る。この要因とは、たとえば、アクチュエータを搭載している電気機器の落下に起因してアクチュエータに付与される衝撃荷重や、アクチュエータの組み立て時に生じる組立誤差等が挙げられる。図１（Ａ）では、設計上、伸縮部材３２を直線的に張り渡すことを想定した例を示す。図１（Ｂ）では、伸縮部材３２の幅方向Ｙでの位置の変動により、伸縮部材３２が大きく蛇行する例を示す。

このように伸縮部材３２の位置が変動してしまうと、前述の通り、アクチュエータの出力特性の変動を招いてしまう。ここでの出力特性とは、たとえば、アクチュエータにより駆動される駆動対象の加速度をいう。この加速度は、たとえば、アクチュエータにより駆動対象を単振動させたときの駆動対象の加速度の最大値と最小値の差分値（ピークピーク値）をいう。

本実施形態では、駆動対象を振動させることで駆動対象に触れているユーザに触感を付与する触感付与装置に、アクチュエータを用いることを想定している。このような用途のもと、アクチュエータにより駆動される駆動対象の加速度が変動してしまうと、駆動対象に触れているユーザに付与される触感が変化してしまい、ユーザが不満を感じる恐れがある。

この伸縮部材３２の位置の変動対策として、固定子や可動子に形成される溝部の溝幅を深さ方向で一様に狭くする方策が考えられる。しかしながら、この方策では、固定子や可動子の溝部内に伸縮部材を入れ難くなり、アクチュエータの組み立て性の低下を招く。

これをふまえ、本実施形態では、溝部の底側に向かうにつれて溝幅が狭くなるように溝部を形成している。これにより、伸縮部材の位置の変動対策を図りつつ、固定子や可動子の溝部内に伸縮部材を入れ易くでき、良好な組み立て性を得られる。このように伸縮部材の位置の変動対策を図れることで、アクチュエータの出力特性の変動を抑えられる。本実施形態のように、触感付与装置にアクチュエータを用いる場合、アクチュエータの出力特性として駆動対象の加速度の変動を抑えることになり、これにより、ユーザの使用感の変化を抑えられる。

以下、このような背景のもとでなされた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。本明細書で言及する構造や形状には、言及している形状に厳密に一致するもののみでなく、寸法誤差や製造誤差等の誤差の分だけずれたものも含まれる。

（第１の実施の形態）
図２、図３を参照する。アクチュエータ１０は、電気機器の機器本体（不図示）に搭載される駆動装置１２に用いられる。アクチュエータ１０は、機器本体に移動可能に支持される駆動対象１４を駆動方向Ｐａに駆動可能である。本実施形態の電気機器はタッチパネル装置であり、駆動対象１４はタッチパネルである。駆動方向Ｐａは、たとえば、タッチパネルの面内方向又は面外方向である。

本実施形態の駆動装置１２は触感付与装置である。触感付与装置は、ユーザＵのタッチ操作に連動してアクチュエータ１０により駆動対象１４を振動させることで、駆動対象１４に触れているユーザＵに触感を付与可能である。駆動装置１２は、アクチュエータ１０の他に、主に、付勢部１６と、タッチ検出部１８と、制御部２０と、を備える。

付勢部１６は、駆動対象１４を駆動方向Ｐａとは反対側の反駆動方向Ｐｂに付勢する。付勢部１６は、コイルスプリング等の弾性体である。

タッチ検出部１８は、ユーザＵによる駆動対象１４に対するタッチ操作を検出可能である。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、アクチュエータ１０の伸縮部材３２（後述する）やタッチ検出部１８に電気的に接続される。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。制御部２０には、タッチ検出部１８の検出結果が入力される。制御部２０は、伸縮部材３２に対する通電を制御可能である。

図３～図５を参照する。本実施形態のアクチュエータ１０は、主に、固定子２８と、可動子３０と、伸縮部材３２と、押さえ部材３４と、を備える。

固定子２８は、電気機器の機器本体に固定され、機器本体に対する位置が固定される。固定子２８は長尺状をなす。可動子３０は、固定子２８の長手方向（以下、Ｘ方向という）と直交するＺ方向にて固定子２８と対向して配置され、そのＺ方向を可動方向として移動可能である。可動子３０は、固定子２８の長手方向（Ｘ方向）に沿って延びる長尺状をなす。本実施形態の固定子２８や可動子３０は直線的に延びる長尺状をなす。

固定子２８は、可動子３０とのＺ方向での対向箇所よりＸ方向にはみ出るはみ出し部３６を有する。本実施形態の固定子２８は、可動子３０とのＺ方向での対向箇所よりＸ方向の両側にはみ出る一対のはみ出し部３６を有する。はみ出し部３６は、不図示のねじ等の固定部材を用いて機器本体に固定される。

可動子３０は、Ｚ方向の一方側（図３の上側）の外面が駆動対象１４に接触する。これにより、可動子３０は、Ｚ方向の一方側を駆動方向Ｐａとして、その駆動方向Ｐａの動きを駆動対象１４に伝達可能となる。この駆動方向Ｐａは、固定子２８から可動子３０が離れる方向となり、反駆動方向Ｐｂ（Ｚ方向の他方側）は、固定子２８に可動子３０が近づく方向となる。以下、Ｘ方向及びＺ方向と直交する方向を幅方向（Ｙ方向）ともいう。

固定子２８と可動子３０には、互いにＺ方向で対向する箇所において、Ｘ方向に互い違いに複数の凸部３８、４０が設けられる。複数の凸部３８、４０の先端側部分は、本実施形態において、Ｙ方向（図３、図４の視点）から見て、円弧状をなしている。

複数の凸部３８、４０には、固定子２８に設けられる第１凸部３８と、可動子３０に設けられる第２凸部４０が含まれる。第１凸部３８は、固定子２８に設けられる第１凹凸部４２の一部を構成する。第１凹凸部４２は、第１凸部３８と第１凹部４４がＸ方向に交互に並ぶように設けられる。第２凸部４０は、可動子３０に設けられる第２凹凸部４６の一部を構成する。第２凹凸部４６は、第２凸部４０と第２凹部４８がＸ方向に交互に並ぶように設けられる。第１凸部３８は、第２凹凸部４６の第２凹部４８内に配置され、第２凸部４０は、第１凹凸部４２の第１凹部４４内に配置される。

伸縮部材３２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。本実施形態の伸縮部材３２の軸線方向に直交する断面形状は円形状をなす。伸縮部材３２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。本実施形態の形状記憶合金は、Ｎｉ－Ｔｉ系合金である。形状記憶合金製の伸縮部材３２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。

伸縮部材３２の両端部は、ねじ部材等の第１固定部材５０を用いて、固定子２８のはみ出し部３６に固定される。固定子２８のはみ出し部３６を挟んで可動子３０とはＺ方向の反対側には雌ねじ部材５２が配置される。雌ねじ部材５２には第１雌ねじ孔５２ａが形成される。第１固定部材５０は、雌ねじ部材５２の第１雌ねじ孔５２ａにねじ込まれており、自らの頭部と固定子２８の間で伸縮部材３２を挟み付けることで、伸縮部材３２を固定子２８に固定する。本実施形態では、第１固定部材５０の頭部は座金部材５３を介して固定子２８側に伸縮部材３２を押さえ付けている。このとき、伸縮部材３２の端部は、第１固定部材５０の軸部の回りに巻かれた状態で、第１固定部材５０と固定子２８の間に挟み付けられる。第１固定部材５０の頭部と固定子２８の間には導電性を持つ板状の電極部材５４が挟み込まれる。伸縮部材３２の両端部は、電極部材５４や電気配線を介して制御部２０に電気的に接続される。

伸縮部材３２は、固定子２８と可動子３０の間に配置される。伸縮部材３２は、固定子２８の第１凸部３８と可動子３０の第２凸部４０に交互に掛けるようにＸ方向に張り渡される。この伸縮部材３２は、固定子２８の第１凸部３８で可動子３０と対向する箇所と、可動子３０の第２凸部４０で固定子２８と対向する箇所とに交互に掛けられる。これにより、伸縮部材３２は、縮み変形によって、駆動対象１４とともに可動子３０を駆動方向Ｐａに駆動可能となる。

押さえ部材３４は、固定子２８のＸ方向両側のそれぞれに対応して個別に設けられる。押さえ部材３４は、Ｚ方向において固定子２８に近づく側（図４の下側）に可動子３０を押さえることで、固定子２８に対するＺ方向での可動子３０の離脱を規制している。本実施形態の押さえ部材３４は板バネであり、自らがＺ方向に弾性変形した状態で可動子３０を押さえている。

押さえ部材３４は、ねじ部材等の第２固定部材５６を用いて、固定子２８に固定される。第２固定部材５６は、雌ねじ部材５２の第２雌ねじ孔５２ｂにねじ込まれることで固定子２８に固定される。

以上の駆動装置１２の動作の一例を説明する。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３２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３２が逆変態開始温度以上の温度域まで伸縮部材３２を加熱することで、伸縮部材３２を縮み変形させられる条件に設定される。このように制御部２０は、タッチ検出部１８によるタッチ操作が検出された場合に、伸縮部材３２に通電することで伸縮部材３２を縮み変形させることができる。

制御部２０による通電に伴い伸縮部材３２が縮み変形すると、可動子３０が駆動方向Ｐａに駆動され、その可動子３０の動きが駆動対象１４に伝達されることで、駆動対象１４も駆動方向Ｐａに駆動される。このとき、駆動対象１４は付勢部１６の付勢力に抗して駆動方向Ｐａに駆動される。

制御部２０による伸縮部材３２に対する通電が停止すると、伸縮部材３２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、伸縮部材３２から駆動対象１４への力の伝達が解除され、駆動対象１４が付勢部１６の付勢力により反駆動方向Ｐｂに押し戻される。駆動装置１２は、この駆動方向Ｐａと反駆動方向Ｐｂの動きを瞬間的に行わせることで駆動対象１４を振動させる。これにより、駆動対象１４に触れているユーザに駆動対象１４の振動が伝達され、ユーザに触感が付与される。

図４、図６、図７を参照する。固定子２８や可動子３０の凸部３８、４０には、伸縮部材３２が内側に配置される溝部６０が形成される。溝部６０は、固定子２８や可動子３０に対するＹ方向での伸縮部材３２の離脱を規制している。本実施形態では、固定子２８の複数の第１凸部３８のそれぞれに溝部６０が形成され、可動子３０の複数の第２凸部４０のそれぞれに溝部６０が形成される。第１凸部３８の溝部６０は、可動子３０とＺ方向で対向する箇所にて固定子２８に形成され、第２凸部４０の溝部６０は、固定子２８とＺ方向で対向する箇所で可動子３０に形成される。溝部６０は、Ｚ方向を溝部６０の深さ方向としてＺ方向に窪むように形成される。溝部６０は、凸部３８、４０の先端部から基端側に窪むように形成されるとも捉えられる。溝部６０は、Ｘ方向を溝部６０の長手方向として、Ｘ方向に延びるように形成される。

本実施形態の溝部６０の底部６０ａには、Ｘ方向に直交する断面において、Ｙ方向に延びる平坦面６４が設けられる。溝部６０は、溝部６０の幅方向（Ｙ方向）に対向する一対の側面６６を有する。一対の側面６６は、溝部６０の最深箇所６８から溝部６０の入口側に向けて延びている。ここでの最深箇所６８とは、Ｘ方向に直交する断面において、溝部６０の深さ方向（Ｚ方向）で最も深い箇所をいう。本実施形態の最深箇所６８は、溝部６０の底部に設けられる平坦面６４が構成しており、そのＹ方向の両端から溝部６０の入口側に向けて側面６６が延びている。

溝部６０は、その底側に向かうにつれて溝幅が狭くなるように形成される。本実施形態の溝部６０は、溝部６０の入口部６０ｂから底部６０ａまでの全範囲において、その底側に向かうにつれて連続的に溝幅が狭くなるように形成される。別の観点から見ると、溝部６０の側面６６には、その底側に向かうにつれて連続的に溝幅を狭くする溝幅変化面７０が設けられる。溝幅変化面７０は、溝部６０の入口部６０ｂから底部６０ａまでの全範囲において、溝部６０の側面６６に設けられる。溝幅変化面７０は、Ｘ方向に直交する断面において、Ｙ方向の方向軸線Ｌｄに対して傾斜するように設けられる。

重力以外の外力に起因して伸縮部材３２の形状が変化していない状態、つまり、重力以外の外力が伸縮部材３２に付与されていない自然な状態を「未変形状態」という。本実施形態の溝部６０は、このような未変形状態にある伸縮部材３２が溝部６０の最深箇所６８に接触可能な形状に設定される。これを実現するため、本実施形態の溝部６０は、未変形状態にある伸縮部材３２が溝部６０の最深箇所６８（平坦面６４）のみに接触可能な形状に設定される。この未変形状態にある伸縮部材３２は、溝部６０の平坦面６４に接触するとき、溝部６０の一対の側面６６からは間を置いて配置され、それらの側面６６には接触しないということである。

これにより、伸縮部材３２に溝部６０の底側に向かう荷重Ｆａが作用した場合に、溝部６０への伸縮部材３２の食い込みを避けられる。このような荷重Ｆａは、伸縮部材３２の縮み変形等に起因して、伸縮部材３２に張力が付与された場合に伸縮部材３２に作用する。別の観点からみると、溝部６０は、このような荷重ＦａとしてＺ方向に沿った荷重が作用した場合に、溝部６０への伸縮部材３２の食い込みを避けられる形状に設定されるともいえる。

本実施形態の伸縮部材３２の断面形状は円形状であるが、これ以外の断面形状として、たとえば、楕円状に設定される場合を考える。この場合、伸縮部材３２の軸線周りに伸縮部材３２の断面形状を回転させたときに、いずれかの回転位置で前段落の条件を満たしていればよい。

凸部３８、４０に形成される溝部６０のなかで最も溝部６０の入口部６０ｂでの溝幅が大きい箇所を基準箇所という。本実施形態での基準箇所とは、凸部３８、４０の先端Ｔｐを通る箇所となる。図６は、基準箇所を通る断面図でもある。この基準箇所において、溝部６０の底部６０ａでの溝幅をｗｂとし、溝部６０の入口部６０ｂでの溝幅をｗｅとする。このとき、本実施形態の溝部６０は、次の式（１）の条件を満たすように形成される。
ｗｂ≦ｗｅ×０．５ ・・・ （１）

以上のアクチュエータ１０の効果を説明する。

本実施形態の凸部３８、４０の溝部６０は、その底側に向かうにつれて溝幅が狭くなるように形成される。よって、Ｘ方向に直交する断面において、溝部６０の入口部６０ｂでの溝幅ｗｅを溝部６０の底部６０ａでの溝幅ｗｂと同じにする場合より、溝部６０の内側に入口部６０ｂから伸縮部材３２を入れ易くなる。これに伴い、アクチュエータ１０の組み立て時に良好な組み立て性を得られる。

また、Ｘ方向に直交する断面において、溝部６０の底部６０ａでの溝幅ｗｂを入口部６０ｂでの溝幅ｗｅと同じにする場合より、溝部６０の底部に伸縮部材３２が配置されるとき、固定子２８の幅方向（Ｙ方向）での伸縮部材３２の位置の変動を抑えられる。

これらが相まって、Ｙ方向での伸縮部材３２の位置の変動対策を図りつつ、良好な組み立て性を得られる。

溝部６０は、未変形状態にある伸縮部材３２が溝部６０の最深箇所６８に接触可能な形状に設定される。よって、伸縮部材３２に付与される張力によって、溝部６０の底側に向けて伸縮部材３２が動こうとしたとき、溝部６０の一対の側面６６間に伸縮部材３２が食い込む事態を避けられる。つまり、溝部６０の底部６０ａの内側に伸縮部材３２が配置されるとき、溝部６０に伸縮部材３２が食い込む事態を避けられることになる。よって、溝部６０の底部６０ａにより伸縮部材３２の位置の変動を抑えつつ、伸縮部材３２が伸び縮みするときの摺動抵抗の増大を避けられ、その伸縮動作のスムーズ化を図れる。

次に、アクチュエータ１０の他の特徴を説明する。伸縮部材３２が接触する溝部６０の側面６６と伸縮部材３２の間の静止摩擦係数をμ［－］とする。このとき、この静止摩擦係数μに基づき、下記の式（２）から、Ｙ方向の方向軸線Ｌｄに対する角度として摩擦角θ０［°］が求められる。この摩擦角θ０は、溝部６０の側面６６に静止した状態で接触する物体に対して、Ｚ方向に沿って溝部６０の底側に向けて荷重Ｆａを付与した場合に、その物体が滑り始める最小の角度となる。
θ０＝ａｒｃｔａｎ（μ） ・・・ （２）

このとき、Ｘ方向に直交する断面において、Ｙ方向の方向軸線Ｌｄに対する溝部６０の側面６６の傾斜角度θ１は、前述の静止摩擦係数μに基づき定まる摩擦角θ０より大きくなるように設定される。ここでの傾斜角度θ１とは、Ｘ方向に直交する断面において、Ｙ方向の方向軸線Ｌｄと溝部６０の側面６６を通る接線とがなす角度をいう。本実施形態では、溝部６０の側面６６の傾斜角度θ１は、溝部６０の入口部６０ｂから底部６０ａまでの全範囲において、摩擦角θ０より大きくなるように設定される。別の観点からいうと、溝部６０の側面６６の溝幅変化面７０の傾斜角度θ１は、摩擦角θ０より大きくなるように設定されるともいえる。

この利点を説明する。固定子２８や可動子３０の溝部６０の側面６６にＺ方向の途中位置で伸縮部材３２が引っ掛かった場合を考える。この場合、伸縮部材３２に張力が付与されたとき、溝部６０の側面６６（溝幅変化面７０）によってＹ方向の内側に伸縮部材３２を誘導しつつ、その底側に向けて伸縮部材３２を滑り動かし易くなる。これに伴い、Ｙ方向での伸縮部材３２の位置変動を抑えるのに適した箇所として、溝部６０の底部６０ａに伸縮部材３２を配置した状態を安定して実現し易くなる。

図７を参照する。固定子２８の複数の凸部３８に形成される複数の溝部６０の底部６０ａは、Ｚ方向から見て、直線Ｌｓ上に並ぶように設けられる。固定子２８に形成される複数の溝部６０の底部６０ａを通る直線Ｌｓは、Ｚ方向から見て、固定子２８の重心Ｃｇ１を通り、かつ、固定子２８のＹ方向の中央部に位置するように設けられる。ここでの重心Ｃｇ１とは、Ｚ方向から見て、固定子２８の幾何学的な形状がなす重心をいう。ここでの中央部とは、本実施形態において、Ｚ方向から見て、この重心Ｃｇ１を通りＸ方向に沿って延びる直線上にある部位をいう。本実施形態では、この固定子２８の中央部上を通る直線が前述の直線Ｌｓと一致するが、これらは一致しなくともよい。

また、可動子３０の複数の凸部４０に形成される複数の溝部６０の底部６０ａは、Ｚ方向から見て、直線Ｌｓ上に並ぶように設けられる。可動子３０に形成される複数の溝部６０の底部６０ａを通る直線Ｌｓは、Ｚ方向から見て、可動子３０の重心Ｃｇ２を通り、かつ、可動子３０のＹ方向の中央部に位置するように設けられる。ここでの重心Ｃｇ２とは、Ｚ方向から見て、可動子３０の幾何学的な形状がなす重心をいう。ここでの中央部とは、本実施形態において、Ｚ方向から見て、この重心Ｃｇ２を通りＸ方向に沿って延びる直線上にある部位をいう。本実施形態では、この可動子３０の中央部上を通る直線が前述の直線Ｌｓと一致するが、これらは一致しなくともよい。

ここでの溝部６０の底部６０ａとは、Ｘ方向に直交する断面において、溝部６０の最深箇所６８のみを指すのではなく、溝部６０の最深箇所６８から溝部６０の深さＤｐ（図６参照）の０．１倍までの範囲にある箇所をいう。ここでの深さＤｐとは、Ｘ方向に直交する断面において、溝部６０の入口部６０ｂから最深箇所６８までのＺ方向に沿った寸法をいう。たとえば、溝部６０の最深箇所６８を含む箇所に凹曲面７４（第２実施形態）を設けたり、溝部６０がＶ字溝である場合に、その最深箇所６８以外も溝部６０の底部６０ａの一部になるということである。

これにより、溝部６０の底部６０ａの内側を通るように伸縮部材３２を配置することで、Ｚ方向から見て、その直線Ｌｓ上に近い箇所を通るよう伸縮部材３２を配置できる。つまり、Ｙ方向での伸縮部材３２の位置変動を抑えるのに適した箇所となる複数の溝部６０の底部６０ａを通しつつ、Ｚ方向から見て、伸縮部材３２を直線的に配置し易くなる。このため、溝部６０によってＹ方向での伸縮部材３２の位置の変動を抑えることで、伸縮部材３２が大きく蛇行するのを避けられ、その蛇行に起因するアクチュエータ１０の出力特性の変動を抑えられる。

また、本実施形態の構成によれば、次の利点がある。以下、可動子３０のＺ方向から見た位置関係を説明する。伸縮部材３２から可動子３０には、Ｚ方向に可動子３０を並進運動させる力の他に、Ｘ方向の軸線周りに可動子３０を回転運動させるモーメントが作用する。このモーメントは、前述の線ＬｓからＹ方向に平行に伸縮部材３２がずれるとしたとき、そのずれ量に比例して大きくなる。このモーメントが増大してしまうと、可動子３０の回転により可動子３０が固定子２８から分離等してしまい、その動作安定性に悪影響を及ぼし兼ねない。

ここで、本実施形態によれば、可動子３０の複数の溝部６０の底部６０ａを通る直線Ｌｓは、可動子３０の重心Ｃｇ２を通り、かつ、可動子３０の幅方向Ｙの中央部に位置するように設けられる。よって、可動子３０の溝部６０の内側を通るように伸縮部材３２を配置することで、可動子３０の重心Ｃｇ２を通る前述の直線Ｌｓとほぼ重なる位置を通るように伸縮部材３２を配置できる。これに伴い、伸縮部材３２から可動子３０に付与されるモーメントを抑えられ、そのモーメントに起因する動作安定性への影響を抑え易くできる。

図８、図９を参照する。複数の凸部３８、４０に形成される複数の溝部６０には、Ｘ方向の端側の凸部４０に形成される端側溝部（以下、他の溝部６０と区別するため端側溝部７２という）が含まれる。本実施形態の端側溝部７２は、可動子３０のＸ方向の端側の第２凸部４０に形成される。

端側溝部７２の側面６６には、凸部４０のＸ方向の外側部分（図８（Ａ）の左側部分）に連続面７２ａが設けられる。連続面７２ａは、Ｚ方向から見て、Ｘ方向の内側に近づくにつれて、端側溝部７２の溝幅を連続的に狭めるように形成される。本実施形態の連続面７２ａは、Ｚ方向から見て、Ｙ方向の内側に凸となる曲面状をなすが、平面状をなしていてもよい。ここでのＸ方向の内側とは、端側溝部７２に対して隣り合う他の溝部６０に近づく側（図８（Ａ）の右側）をいう。Ｘ方向の外側とは、端側溝部７２に対して隣り合う他の溝部６０とは反対側に遠ざかる側（図８（Ａ）の左側）をいう。

この利点を説明する。図１０（Ａ）は、第１変形例の可動子３０の端側溝部７２を示す図である。本例の端側溝部７２の側面６６は、Ｚ方向から見て（図１０（Ａ）の視点から見て）、Ｘ方向に向かって一定の溝幅となるように形成される。可動子３０の凸部４０には、凸部４０のＸ方向の外側面４０ａと端側溝部７２の側面６６とがなすエッジ部４０ｂが形成される。

端側溝部７２よりＸ方向の外側では伸縮部材３２のＹ方向での位置の変動が生じ得る。これは、たとえば、第１固定部材５０の軸部に対する伸縮部材３２の巻き位置が変化することで生じる。このような伸縮部材３２の位置の変動が生じた場合、端側溝部７２のＸ方向の端部にエッジ部４０ｂがあり、そのエッジ部４０ｂに伸縮部材３２が接触すると、伸縮部材３２に過大な負担が生じる（図１０（Ａ）参照）。

この点、本実施形態によれば、端側溝部７２よりＸ方向の外側で伸縮部材３２のＹ方向での位置の変動が生じた場合でも、端側溝部７２に対する伸縮部材３２の接触箇所を端側溝部７２の連続面７２ａにし易くなる（図１０（Ｂ）参照）。よって、伸縮部材３２との接触箇所がエッジ部４０ｂになる事態を避け易くなる。このため、前述の直線Ｌｓ上に伸縮部材３２を配置するうえで、伸縮部材３２とエッジ部４０ｂの接触に伴い伸縮部材３２に過大な負担が生じるのを避けられる。

（第２の実施の形態）
図１１を参照する。本実施形態は、第１実施形態と比べて、固定子２８や可動子３０の溝部６０の形状が相違する。本実施形態の溝部６０の底部６０ａには凹曲面７４が設けられる。本実施形態の溝部６０の最深箇所６８は、溝部６０の深さ方向で最も深い箇所にある凹曲面７４の一部が構成する。この凹曲面７４の曲率半径は、伸縮部材３２の断面形状がなす円形状の曲率半径より大きくなるように設定される。これによって、本実施形態の溝部６０は、第１実施形態で説明したように、未変形状態にある伸縮部材３２が溝部６０の最深箇所６８に接触可能な形状に設定される。

なお、本図では固定子２８の溝部６０のみを図示したが、可動子３０の溝部６０も同様の形状である。

各構成要素の他の変形例を説明する。

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、その用途は特に限られない。アクチュエータ１０は、たとえば、単なる駆動装置として用いられてもよい。

駆動対象１４はタッチパネルである例を説明したが、これに限定されない。たとえば、オンオフスイッチ等のスイッチでもよい。

固定子２８の形状は特に限定されない。固定子２８は、たとえば、直線的に延びる場合の他に曲線的に延びる長尺状でもよい。可動子３０も同様である。

伸縮部材３２を構成する形状記憶合金の組成は特に限定されず、Ｎｉ－Ｔｉ－Ｃｕ系合金が用いられてもよい。

複数の第１凸部３８のそれぞれや複数の第２凸部４０のそれぞれに溝部６０が形成される例を説明した。この他にも、複数の第１凸部３８の一部や、複数の第２凸部４０の一部にのみ溝部６０が形成されてもよい。

溝部６０は、溝部６０の入口部６０ｂから底部６０ａまでの全範囲のうちの一部の範囲において、その底側に向かうにつれて連続的に溝幅が狭くなるように形成されてもよい。たとえば、前述の全範囲のうちの半分以上の範囲において、この条件を満たすように形成されてもよい。この範囲において、前述の溝幅変化面７０が設けられてもよいということである。また、溝部６０は、その底側に向かうにつれて段階的に溝幅が狭くなるように形成されてもよい。

溝部６０の側面６６の傾斜角度θ１は、溝部６０の入口部６０ｂから底部６０ａまでの全範囲のうちの一部の範囲において、摩擦角θ０より大きくなるように設定されてもよい。たとえば、前述の全範囲のうちの半分以上の範囲において、この条件を満たすように設定されてもよい。

溝部６０は、未変形状態にある伸縮部材３２が溝部６０の最深箇所６８に接触不能な形状に設定されてもよい。溝部６０の側面６６の傾斜角度θ１は摩擦角θ０以下に設定されてもよい。

複数の凸部３８、４０に形成される複数の溝部６０は、Ｚ方向から見て、それらの底部６０ａが直線Ｌｓ上に並ぶように設けられていなくともよい。たとえば、複数の溝部６０は、Ｚ方向から見て、ジグザグに蛇行しながらＸ方向に延びていてもよい。

端側溝部７２は、可動子３０の第２凸部４０ではなく、固定子２８の第１凸部３８に形成されてもよい。

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。

１０…アクチュエータ、１４…駆動対象、１８…タッチ検出部、２０…制御部、２６…伸縮部材、２８…固定子、３０…可動子、３２…伸縮部材、３８…第１凸部、４０…第２凸部、６０…溝部、６０ａ…底部、６６…側面、６８…最深箇所、７２…端側溝部、７２ａ…連続面。

Claims (5)

1. 長尺状の固定子と、
   前記固定子の長手方向と直交する方向にて前記固定子と対向して配置され、その直交する方向を可動方向として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る伸縮部材と、を備え、
   前記固定子と前記可動子には、前記長手方向に互い違いに複数の凸部が設けられ、
   前記伸縮部材は、前記固定子の前記凸部と前記可動子の前記凸部に交互に掛けるように張り渡され、
   前記凸部には、前記伸縮部材が内側に配置される溝部が形成され、
   前記溝部は、その底側に向かうにつれて溝幅が狭くなるように形成され、
   前記複数の凸部に形成される複数の前記溝部は、前記可動方向から見て、それらの底部が直線上に並ぶように設けられ、
   前記複数の凸部に形成される複数の前記溝部には、前記長手方向の端側の前記凸部に形成される端側溝部が含まれ、
   前記端側溝部の側面には、前記凸部の前記長手方向の外側部分に連続面が設けられ、
   前記連続面は、前記可動方向から見て、前記長手方向の内側に近づくにつれて、前記端側溝部の溝幅を連続的に狭めるように形成されるアクチュエータ。
2. 前記溝部は、未変形状態にある前記伸縮部材が前記溝部の最深箇所に接触可能な形状に設定される請求項１に記載のアクチュエータ。
3. 前記長手方向及び前記可動方向と直交する方向を幅方向というとき、
   前記長手方向に直交する断面において、前記幅方向の方向軸線に対する前記溝部の側面の傾斜角度θ１は、前記伸縮部材と前記側面の間の静止摩擦係数に基づき定まる摩擦角θ０より大きくなるように設定される請求項１または２に記載のアクチュエータ。
4. 前記長手方向及び前記可動方向と直交する方向を幅方向というとき、
   前記可動子に形成される前記複数の溝部の底部を通る前記直線は、前記可動方向から見て、前記可動子の重心を通り、かつ、前記可動子の前記幅方向の中央部に位置するように設けられる請求項１から３のいずれかに記載のアクチュエータ。
5. 請求項１から４のいずれかに記載のアクチュエータであって、前記伸縮部材の縮み変形により駆動対象を駆動可能なアクチュエータと、
   ユーザによる前記駆動対象に対するタッチ操作を検出可能なタッチ検出部と、
   前記タッチ検出部によりタッチ操作が検出された場合に、前記伸縮部材に通電することで前記伸縮部材を縮み変形させることができる制御部と、を備える触感付与装置。

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