面形状可变装置 |
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| 申请号 | CN201510158860.2 | 申请日 | 2015-04-03 | 公开(公告)号 | CN104973145A | 公开(公告)日 | 2015-10-14 |
| 申请人 | 丰田自动车株式会社; 国立大学法人金泽大学; | 发明人 | 下川真之介; 板仓英二; 得竹浩; 大前集; | ||||
| 摘要 | 一种面形状可变装置，具有：板状构件(12)，包括沿着一个面(P)并列地延伸的多个能够弹性 变形 的带状要素(16及18)；及变形控制装置(26、28)，通过向至少一部分的带状要素赋予应 力 ，而利用压曲等使带状要素向横穿面(P)的方向弹性变形，带状要素(16及18)相互交叉地延伸并编织成织物状。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种面形状可变装置，其特征在于，具有： |
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| 说明书全文 | 面形状可变装置技术领域背景技术[0002] 为了使车辆或飞机等移动体的空气动力特性变化，研究了用于使移动体的外形变化的结构。例如，在下述的专利文献1中记载了一种面形状可变装置，利用具有挠性的材料形成车辆的外板，通过相对于外板而配置在车辆的内侧的机械性的位置调整装置来使外板的形状变化。 [0003] 现有技术文献 [0004] 专利文献 [0005] 专利文献1：日本特开2004-516188号公报 发明内容[0006] 在以往的面形状可变装置中，通过使应变形的外板那样的面构件向横穿其本身的方向移动来变形。因此，即使应变形的面构件自身非常薄，也不得不在与其相邻的位置配置使面构件位移的机械性的装置，机械性的装置具有能够向使面构件变形的方向移动的部分。由此，以往的面形状可变装置在对其进行设置时容易受到空间上的制约，存在用途被限定为机械性的装置的存在及工作被允许的用途这样的问题。换言之，在面构件的附近不允许机械性的装置的存在和工作的用途中无法适用以往的面形状可变装置。 [0007] 本发明鉴于以往的面形状可变装置中的上述的问题而作出。并且，本发明的主要课题在于提供一种利用由带状要素(带材)的压曲等产生的弹性变形现象，与以往相比难以受到空间上的制约，能够适用于各种用途的面形状可变装置。 [0008] 上述的主要课题根据本发明，通过如下的面形状可变装置来实现，该面形状可变装置的特征在于，具有：板状构件，包括沿着一个面并列地延伸的多个能够弹性变形的带状要素；及变形控制单元，通过向至少一部分的带状要素赋予应力，使包括所述至少一部分的带状要素在内的带状要素弹性变形。 [0009] 根据上述的结构，通过变形控制单元向至少一部分的带状要素赋予应力，使包括至少一部分的带状要素在内的带状要素弹性变形，由此板状构件弹性变形而其面形状变化。由此，变形控制单元无需向横穿面的方向按压板状构件，典型的是只要配置在一部分的带状要素的延长线上即可。因此，与以往的面形状可变装置相比，能减少沿着板状构件的厚度方向观察到的面形状可变装置的大小，难以受到适用面形状可变装置时的空间上的制约，能够扩大可适用的用途的范围。 [0010] 另外，在以往的面形状可变装置中，变形的面构件恢复成原来的形状的情况依赖于面构件自身的弹性。因此，面构件必须具有能够恢复成原来的形状的比较高的弹性，以其为起因而变形前后的形状不得不成为通过面构件的弹性而决定的形状。 [0011] 相对于此，根据上述的结构，若解除对带状要素的应力的赋予，则带状要素恢复成原来的形状。由此，即使在例如膜构件与带状要素接合的情况下，膜构件自身也无需具有高弹性。因此，能够降低变形前后的形状由面构件的弹性决定的程度。 [0012] 而且，在以往的面形状可变装置中，与面构件抵接并进行按压的机械性的装置的按压部的形状不变化，因此按压部抵接的部位及其附近的面构件的形状由按压部的形状决定，无法使该部分的形状变化成不受到按压部的形状的制约的形状。 [0013] 相对于此，根据上述的结构，应变形的带状构件并不是通过机械性的装置的按压部而变形，因此能够避免带状构件的变形形状受到机械性的装置的按压部的形状的制约的情况。 [0014] 需要说明的是，在上述的结构中，“一个面”是并不局限于平面，也包括曲面的概念。而且，“沿着一个面并列地延伸”是不仅包括多个带状要素完全在一个面内延伸的情况，而且也允许向与一个面垂直的方向以稍隔离的状态延伸的情况的概念。而且，“并列地延伸”是不仅包括多个带状要素完全平行地延伸的情况，也允许相对于其他而稍倾斜地延伸的情况的概念。 [0015] 另外，根据本发明，在上述的结构中，所述应力可以是沿着带状要素的延伸方向的应力、沿着与带状要素的延伸方向垂直的方向的应力、绕着带状要素的延伸方向的旋转应力、绕着与带状要素的延伸方向垂直的方向的旋转应力、及这些应力中的两个或三个应力的组合中的任一个。 [0016] 根据上述的结构，通过变形控制单元，根据向至少一部分的带状要素的另一端赋予的应力而使带状要素弹性变形，通过带状要素的弹性变形而使板状构件弹性变形，从而能够使其面形状变化。尤其是在向带状要素的另一端赋予至少沿延伸方向的压缩应力的情况下，通过压曲使带状要素向横穿面的方向弹性变形，由此能够以使板状构件的中央部向横穿面的方向位移的方式使板状构件弹性地弯曲变形。 [0017] 另外，根据本发明，在上述的结构中，可以是，所述板状构件包括沿着第一方向并列地延伸的多个第一带状要素和沿着横穿所述第一方向的第二方向并列地延伸的多个第二带状要素，所述第一及第二带状要素被编织成织物状。 [0018] 根据上述的结构，板状构件包括相互向横穿的方向延伸的第一及第二带状要素，这些带状要素被编织成织物状。因此，与带状要素仅为第一或第二带状要素的情况相比，能够使板状构件的变形形状多样化，而且能够提高板状构件的强度。 [0019] 另外，根据本发明，在上述的结构中，可以是，所述至少一部分的带状要素的一端被限制，所述变形控制单元使带状要素的另一端相对于一端位移。 [0020] 根据上述的结构，通过变形控制单元使带状要素的另一端相对于一端进行位移，由此能够向带状要素赋予应力，而且根据相对于一端而使另一端位移的方向及量能够推定板状构件的变形形状或变形量。而且，与通过变形控制单元向带状要素的两端赋予应力的结构的情况相比，能够减少变形控制单元的个数。 [0021] 另外，根据本发明，在上述的结构中，可以是，所述变形控制单元包括：驱动单元，对带状要素的另一端进行驱动；及检测单元，检测由所述驱动单元驱动的另一端的位移量及通过所述驱动单元向带状要素赋予的应力中的至少一方。 [0022] 根据上述的结构，通过驱动单元来驱动带状要素的另一端，由此能够对板状构件的变形进行可变控制。而且，通过检测单元来检测另一端的位移量及向带状要素赋予的应力中的至少一方，由此能够推定板状构件的变形形状或变形量，因此能够准确地控制板状构件的变形形状或变形量。 [0023] 另外，根据本发明，在上述的结构中，可以是，用一个所述驱动单元对两个以上的带状要素的另一端一并进行驱动。 [0024] 根据上述的结构，两个以上的带状要素的另一端由一个驱动单元一并驱动，因此与多个带状要素的另一端分别由不同的驱动单元驱动的情况相比，能够减少驱动单元的个数。而且，向两个以上的带状要素的另一端同时赋予同一应力，由此能够使两个以上的带状要素同时地变形为同一形状。 [0026] 根据上述的结构，驱动单元通过由压电体、形状记忆合金及形状记忆树脂中的至少一个构成的部分的体积、长度或形状的变化，能够驱动带状要素的另一端而向带状要素赋予应力。因此，与驱动单元例如通过压缩空气或高压油而工作并需要高压供给源或阀装置等的活塞-缸式的装置的情况相比，能够减少所需的部件个数，能够简化结构。 [0027] 另外，根据本发明，在上述的结构中，可以是，所述面形状可变装置具有变形引导单元，在通过所述变形控制单元使带状要素的另一端以向一端靠近的方式位移时，该变形引导单元以使带状要素向横穿所述面的规定的方向弹性变形的方式进行引导。 [0028] 根据上述的结构，在通过变形控制单元而带状要素的另一端以向靠近一端的方式位移时，通过变形引导单元借助压曲能够以使带状要素向横穿面的规定的方向弹性变形的方式进行引导。由此，在带状要素借助压曲而弹性变形时，能够有效地防止向规定的方向的相反的方向发生弹性变形的情况。 [0029] 另外，根据本发明，在上述的结构中，可以是，所述面形状可变装置具有形状保持单元，该形状保持单元通过阻止带状要素的另一端相对于一端进行相对位移来保持所述板状构件的形状。 [0030] 根据上述的结构，通过形状保持单元来阻止带状要素的另一端相对于一端的相对位移，由此能够保持板状构件的形状。由此，与仅通过将利用变形控制单元向带状要素赋予的应力维持为恒定来保持板状构件的形状的情况相比，在保持板状构件的形状的状况下，能够有效地防止板状构件的形状的变化。 [0031] 另外，根据本发明，在上述的结构中，可以是，所述至少一部分的带状要素包括由响应于温度而至少向横穿所述面的方向弹性变形的形状记忆合金及形状记忆树脂中的至少一方构成的部分，所述变形控制单元对带状要素的温度进行控制。 [0032] 根据上述的结构，通过变形控制单元来控制带状要素的温度，由此能够使至少一部分的带状要素向预先设定的方向弹性变形，或者使带状要素的形状返回成原来的形状。而且，无需使带状要素的另一端相对于一端位移，因此与需要驱动带状要素的另一端的驱动单元的结构的情况相比，能够简化面形状可变装置的结构。 [0033] 另外，根据本发明，在上述的结构中，可以是，在所述板状构件的至少一方的面上接合有能够变形的膜构件。 [0034] 根据上述的结构，与在板状构件上未接合膜构件的情况相比，能够提高面形状可变装置的形状变化的部分的表面的平滑性。而且，通过膜构件，能够使气体、液体或粉粒体横穿地通过板状构件，或者阻止进入带状要素之间的情况。 [0035] 另外，根据本发明，在上述的结构中，可以是，所述面形状可变装置具有相互层叠的多个所述板状构件和与各板状构件对应的多个变形控制单元。 [0036] 根据上述的结构，相互层叠的多个板状构件通过各个板状构件所对应的变形控制单元能够变形。由此，能够实现在板状构件为一个的情况下难以实现的变形形状，而且通过改变变形的板状构件的个数或组合，能够使层叠的板状构件变形为各种形状。附图说明 [0037] 图1是表示具有带状要素被编织成织物状的板状构件的本发明的面形状可变装置的第一实施方式的俯视图。 [0038] 图2是表示第一实施方式的面形状可变装置的纵剖视图。 [0039] 图3是表示第一实施方式的板状构件的放大局部俯视图。 [0040] 图4是将第一实施方式的板状构件的弯曲变形形状的例子利用X方向的纵截面(X)及Y方向的纵截面(Y)表示的剖视图。 [0041] 图5是表示具有带状要素仅沿一方向平行地排列的板状构件的本发明的面形状可变装置的第二实施方式的俯视图。 [0042] 图6是将第二实施方式的板状构件的弯曲变形形状的例子利用X方向的纵截面表示的剖视图。 [0043] 图7是表示具有三个板状构件的层叠体的本发明的面形状可变装置的第三实施方式的纵剖视图。 [0044] 图8(A)是将相互层叠的三个板状构件的弹性变形的形状分解表示的纵剖视图，图8(B)是表示三个板状构件的层叠体的弹性变形的形状的纵剖视图。 [0045] 图9是表示在第三实施方式中，通过改变构成层叠体的板状构件中的弹性变形的板状构件的个数或组合而层叠体的弹性变形的形状及量成为各种形状及量的情况的纵剖视图。 [0046] 图10是省略变形控制装置的图示而表示本发明的面形状可变装置的第四实施方式的俯视图。 [0047] 图11是表示本发明的面形状可变装置的第五实施方式的变形控制装置的说明图。 [0048] 图12是表示本发明的面形状可变装置的第六实施方式的纵剖视图。 [0049] 图13是表示本发明的第七实施方式的面形状可变装置的主要部分的放大局部纵剖视图。 [0050] 图14是表示向带状要素的另一端赋予的各种应力Fx～Fz及旋转应力Mx～Mz的立体图。 [0051] 图15是表示向带状要素的另一端赋予应力的组合时的板状构件的变形的例子的纵剖视图。 [0052] 图16是表示向带状要素的另一端赋予X方向的压缩应力Fx并赋予使中央部的带状要素的密度下降的绕Y方向的旋转应力My的状况的俯视图(A)，及表示板状构件的弯曲变形的纵剖视图(B)。 [0054] 图18是表示在标准状态下板状构件作为整体而向规定的方向稍弯曲的另一个修正例的纵剖视图。 [0055] 图19是表示板状构件具有极端地向规定的方向弯曲的预备变形部的又一个修正例的纵剖视图。 [0056] 标号说明 [0057] 10…面形状可变装置，12…板状构件，14…框架构件，16…第一带状要素，18…第二带状要素，20…膜构件，26、28…变形控制装置，30…变形控制装置，32…位移产生装置，34…位移扩大装置，42…压电元件的层叠体，58…温度传感器，60…温度控制装置，66…形状保持装置 具体实施方式[0058] 以下，参照附图，详细说明本发明的几个优选的实施方式。 [0059] [第一实施方式] [0060] 图1及图2分别是表示本发明的第一实施方式的面形状可变装置10的俯视图及纵剖视图。面形状可变装置10具有在标准状态下构成平板状的板状构件12、对板状构件的外周部进行保持的框架构件14。如图3所示，板状构件12包括沿X方向(第一方向)相互平行地延伸的多个第一带状要素16、沿着与第一方向垂直的Y方向(第二方向)相互平行地延伸的多个第二带状要素18。框架构件14的大小或第一带状要素16及第二带状要素18的个数等可以根据面形状可变装置10的用途而适当设定。 [0061] 第一带状要素16及第二带状要素18利用将多个碳纤维(未图示)沿着带状要素的长度方向延伸的碳纤维强化树脂(CFRP)形成，具有所需的弹性及刚性。形成第一及第二带状要素16及18的碳纤维强化树脂可以相同，也可以不同。带状要素16及18当被沿着它们的长度方向赋予压缩应力时，向与板状构件12的平面P垂直的方向、即与X方向及Y方向垂直的Z方向通过压曲而弹性变形，当压缩应力被解除时，恢复成原来的形状。带状要素16及18的尺寸根据面形状可变装置10的用途可以适当设定，但是优选为例如宽度W为5～几十mm，厚度T为0.01～几mm，长度L为几十～几百mm。 [0062] 如图3所示，第一及第二带状要素16及18以相互隔开距离S的状态被编织成平织的织物状，由此相互一起协作而呈板状。距离S优选与带状要素的宽度W为相同程度或比该宽度W小，但也可以比宽度W大。而且，第一带状要素16彼此之间的距离S可以与第二带状要素18彼此之间的距离S不同。 [0063] 需要说明的是，第一及第二带状要素16及18的编织方式没有限定为平织，只要是通过向带状要素赋予应力而弹性变形即可，也可以是例如斜织那样的其他的编织方式。而且，板状构件12可以包括至少局部地编织成立体的部分。而且，第一及第二带状要素16及18的交叉角、因此X方向及Y方向的交叉角为90度，但该交叉角也可以是90度以外的角度。 [0064] 第一及第二带状要素16及18的表面平滑为允许它们弹性变形时的相对位移的程度。而且，带状要素16及18的表面具有在弹性变形的状况下即使向带状要素赋予的压缩应力稍变动，也不允许它们相对位移的程度的表面粗糙度。而且，相互卡合的一侧的带状要素16及18的表面性状可以与相互卡合的一侧的相反侧的表面性状不同。 [0065] 横穿板状构件12而阻止气体、液体或粉粒体通过的情况，并能确保板状构件的表面平滑性，在板状构件12的一方的面(在图2中观察下的上表面)通过粘结等手段而接合能够变形的膜构件20。膜构件20可以利用具有挠性及弹性的任意的材料形成，但优选乳胶片、聚氨脂膜、PEEK膜等。 [0066] 第一及第二带状要素16及18彼此相对，而且相对于膜构件而能比较容易地相对位移，膜构件优选不是接合于各带状要素的整面，而在各带状要素的相互隔离的部位接合。而且，膜构件可以接合于板状构件12的两面。这种情况下，能够有效地减少粉尘等杂质侵入带状要素之间的可能性。 [0067] 框架构件14呈正方形，但也可以是例如长方形、梯形、平行四边形、圆、椭圆形那样的其他的形状。在第一实施方式中，框架构件14具有平板构件14A和框构件14B、14C。框构件14B固定于平板构件14A，框构件14B及14C以夹持板状构件12的外周部的状态能够拆卸地相互固定。需要说明的是，框构件14B、14C可以是分别位于带状要素的一端侧及另一端侧的板材。 [0068] 第一及第二带状要素16及18的一端通过例如螺丝22而固定于框架构件14。第一及第二带状要素16及18的另一端侧的部分贯通框架构件14地延伸。带状要素贯通框架构件14而延伸的区域的框构件14B及14C以带状要素16及18沿着平面P相对于框架构件14能相对位移的方式作为支承带状要素的位移引导部发挥功能。 [0069] 在框构件14B内，在其中央配置底座平板24，底座平板24固定于平板构件14A。板状构件12处于标准状态且呈平板状时，底座平板24与板状构件12抵接。由此，底座平板24在第一及第二带状要素16及18通过压曲而弹性变形时，板状构件12作为以不是朝向平板构件14A弯曲变形而是相对于平面P向从平板构件14A分离的Z方向弯曲变形的方式引导变形的变形引导单元发挥功能。 [0070] 在各第一带状要素16及第二带状要素18的另一端分别安装有变形控制装置26及28。变形控制装置26及28向对应的带状要素赋予沿着延伸方向的压缩应力并控制压缩应力，从而使带状要素与平面P垂直地向图2中观察的上方弹性变形，由此作为控制板状构件12的弯曲变形的变形控制单元发挥功能。在图示的第一实施方式中，变形控制装置26及28的一部分分别向多个第一及第二带状要素16及18一并赋予压缩应力，但变形控制装置可以在全部的第一及第二带状要素上分别设置。 [0071] 需要说明的是，与框架构件14相邻而平行地延伸的带状要素的弹性变形由框架构件限制，因此如图1所示，可以在与框架构件14相邻而平行地延伸的带状要素不设置变形控制装置26及28。而且，在与框架构件14相邻的区域中，可以省略与框架构件平行地延伸的带状要素。 [0072] 第一实施方式中的变形控制装置26及28具有作为驱动单元发挥功能的活塞‐缸式的促动器26A及28A、位移传感器26B及28B。第一带状要素16及第二带状要素18的另一端分别与促动器26A及28A的活塞的杆部的前端连结，各促动器26A及28A的缸固定于平板构件14A。位移传感器26B及28B作为通过检测促动器的活塞的杆部相对于缸的相对位移量而分别检测带状要素16及18的另一端的位移量的检测单元发挥功能。 [0073] 促动器26A及28A可以是空气压式及液压式的任一活塞‐缸装置。促动器26A及28A的伸缩及它们的量通过利用由图中未示出的电子控制装置控制压缩空气或高压油的相对于活塞‐缸装置的缸室的供排来控制。电子控制装置可以存储预先求出的各带状要素16及18的另一端的位移量与板状构件12的弯曲变形量的关系，基于另一端的位移量来控制板状构件12的弯曲变形量。 [0074] 通过变形控制装置26及28来控制分别向带状要素16及18赋予的压缩应力，由此能够控制板状构件12的弯曲变形的形状。而且，通过变形控制装置来维持向带状要素赋予的压缩应力，由此维持板状构件12的弯曲变形的形状，解除压缩应力，由此通过各带状要素16及18的弹性能够使板状构件12恢复成平板状。例如，以向带状要素16及18赋予的压缩应力在X方向及Y方向的中央处最高而随着从中央分离而降低的方式控制时，如图4所示，能够使板状构件12变形为一个山形。而且，通过向带状要素16及18赋予的压缩应力的维持及解除，能够分别维持并消去板状构件12的山形。 [0075] 需要说明的是，通过将带状要素的刚性、尺寸或膜构件20的弹性、张力等局部不同地设定，或者对带状要素的弹性变形进行局部限制或抑制，由此能够具有一定程度的自由度地设定板状构件12的变形形状。例如，通过使带状要素的中央部的刚性比其他的区域高，能够降低弹性变形的山形的峰值，并增大峰值周边的变形量，由此能够使弹性变形的形状为平缓的山形。 [0076] [第二实施方式] [0077] 图5是表示本发明的第二实施方式的面形状可变装置10的俯视图。该实施方式的面形状可变装置10也具有在标准状态下呈平板状的板状构件12、对板状构件的外周部进行保持的框架构件14。然而，板状构件12具有沿着X方向相互平行地延伸的多个第一带状要素16，但是不包括沿着与X方向垂直的Y方向相互平行地延伸的多个第二带状要素18。在板状构件12的一方的面上通过粘结等手段来接合能够变形的膜构件20，由此多个第一带状要素16以相互相对于其他能够进行一定程度的相对位移的方式一体连接。 [0078] 板状构件12的X方向的长度大于框架构件14的内侧尺寸，但Y方向的长度小于框架构件14的内侧尺寸。由此，如图5所示，板状构件12的X方向的两端部由框架构件14支承，但是板状构件12的Y方向的两端部未由框架构件14支承。需要说明的是，在该实施方式中，板状构件12的Y方向的两端部也可以由框架构件14支承。 [0079] 另外，在该第二实施方式中，在包括处于与框架构件14相邻的区域的带状要素16在内的全部的带状要素16上设置赋予沿着它们的延伸方向的压缩应力并控制压缩应力的多个变形控制装置26。然而，未设置与第一实施方式中的变形控制装置28对应的装置。各变形控制装置26与第一实施方式的情况同样地分别向多个第一带状要素16赋予压缩应力，但是在第二实施方式中，对于全部的第一带状要素16赋予同一压缩应力。 [0080] 由此，在第二实施方式中，通过控制由变形控制装置26向带状要素16赋予的压缩应力，能够控制板状构件12的弯曲变形形状。例如图6所示，沿着X方向的截面形状为山形，能够以使该截面形状在Y方向的任意的位置处都相同的方式使板状构件12变形。 [0081] 需要说明的是，在第二实施方式中，以通过变形控制装置26向带状要素16赋予的压缩应力在Y方向上观察不相同的方式进行控制。例如，以向带状要素16赋予的压缩应力在X方向的中央处最高且随着从中央分离而降低的方式进行控制。这种情况下，能够以沿着X方向的截面形状为山形且山形的高度随着从Y方向的中央分离而减小的方式使板状构件12变形。 [0082] [第三实施方式] [0083] 图7是省略变形控制装置的图示而表示本发明的第三实施方式的面形状可变装置10的纵剖视图。该实施方式的面形状可变装置10具有与第一实施方式的板状构件12同样的三个板状构件12a～12c沿Z方向层叠的层叠体12S。在框架构件14的区域中的板状构件12a与12b之间及板状构件12b与12c之间分别夹装有与框构件14B及14C同样的间隔件14D及14E。 [0084] 虽然在图中未表示，但是板状构件12a及12c的变形控制装置(26及28)相对于板状构件而设置在与第一实施方式的情况相同的位置。相对于此，板状构件12b的变形控制装置(26及28)相对于板状构件设置在与第一实施方式的情况相反侧的位置。 [0085] 板状构件12a～12c例如将带状要素的刚性、尺寸、膜构件20的弹性、张力等局部不同地设定，由此例如图8(A)所示，弹性变形成互不相同的形状。需要说明的是，构成层叠体12S的板状构件的个数没有限定为3，根据面形状可变装置10的用途可以适当设定。 [0086] 根据第三实施方式，层叠体12S的弹性变形的形状通过板状构件12a～12c的弹性变形的形状来决定，因此能够使层叠体12S弹性变形成通过一个板状构件难以实现的形状。例如，板状构件12a～12c如图8(A)所示那样弹性变形的情况下，能够使层叠体12S弹性变形成图8(B)所示的形状。 [0087] 另外，根据第三实施方式，通过改变构成层叠体12S的板状构件中的利用图中未示出的变形控制装置而弹性变形的板状构件的个数或组合，能够使层叠体的弹性变形的形状及量变化为各种形状及量。例如，在使板状构件12a及12b弹性变形的情况下，层叠体12S变形为图9(A)所示那样的形状。而且，在板状构件12a及12c弹性变形的情况下，层叠体12S变形为图9(B)所示那样的形状。而且，在板状构件12b及12c弹性变形的情况下，层叠体12S变形为图9(C)所示那样的形状。 [0088] [第四实施方式] [0089] 图10是省略变形控制装置的图示而表示构成作为第二实施方式的修正例的本发明的第四实施方式的面形状可变装置10的俯视图。该实施方式的面形状可变装置10具有与第二实施方式的板状构件12同样地构成的仅包括第一带状要素16的板状构件12d与仅包括第二带状要素18的板状构件12e相互层叠的层叠体12T。 [0090] 虽然在图10中未示出，但是在框架构件14的区域中的板状构件12d与12e之间夹装有与框构件14B及14C同样的间隔件。而且，在该实施方式中，板状构件12d的变形控制装置向多个第一带状要素16赋予互不相同的压缩应力，板状构件12d的变形控制装置向多个第二带状要素18赋予互不相同的压缩应力。 [0091] 根据第四实施方式，向多个第一带状要素16赋予互不相同的压缩应力，向多个第二带状要素18赋予互不相同的压缩应力。由此，板状构件12d及12e分别以根据沿着Y方向及X方向的位置而截面形状不同的方式进行弹性变形，因此能够使层叠体12T不进行第二实施方式的情况那样的一定截面形状的变形，而如第一实施方式的情况那样变形。 [0092] 另外，层叠体12T的弹性变形的形状及量通过板状构件12d及12e的弹性变形的形状及量来决定。由此，通过控制板状构件12d及12e的弹性变形，能够控制层叠体12T的弹性变形的形状及量。 [0093] 而且，根据该第四实施方式，可以不将多个带状要素编织成织物状，因此与第一实施方式的板状构件12相比，能够简化板状构件12d及12e的结构，并能够减少其制造成本。 [0094] [第五实施方式] [0095] 图11是表示本发明的第五实施方式的面形状可变装置10的变形控制装置30的说明图。变形控制装置30可以取代于第一至第四实施方式的变形控制装置(26、28)而被使用。由此，变形控制装置30以外的面形状可变装置10的结构可以是第一至第四实施方式中的任一面形状可变装置10的结构，而且也可以是与这些实施方式的面形状可变装置不同的结构。 [0096] 在该实施方式中，变形控制装置30具有位移产生装置32和位移扩大装置34。位移产生装置32是液压式的活塞-缸装置，具有能够相对地往复移动地嵌合的自由活塞36和缸38。在通过自由活塞36及缸38形成的一方的缸室40A配置压电元件的层叠体42，另一方的缸室40B由油44填充。压电元件的层叠体42被施加控制电压时，使体积沿着缸38的长度方向增大，由此以另一方的缸室40B的容积减少的方式相对于缸38来驱动自由活塞36。 [0097] 位移扩大装置34也是具有能够相对地往复移动嵌合的活塞46和缸48的液压式的活塞-缸装置，但是其截面积设定得比位移产生装置32的截面积小。通过活塞46及缸48形成的一方的缸室50通过连通路52而与位移产生装置32的缸室40B连接。活塞46的杆部46R贯通缸48地延伸，虽然图中未示出，但是在杆部46R的前端经由连结构件而连结带状要素的另一端。在通过活塞46及缸48形成的另一方的缸室54以绕着杆部46R卷绕的状态弹性安装有复位用的压缩螺旋弹簧56。 [0098] 根据该实施方式，通过控制向压电元件的层叠体42施加的控制电压，来驱动位移扩大装置34的活塞46，由此能够向带状要素赋予压缩应力并控制压缩应力。 [0099] 位移扩大装置34的截面积相对于位移产生装置32的截面积之比为Rinc时，活塞46的位移量成为自由活塞36的位移量的Rinc倍。由此，根据该实施方式，例如与位移扩大装置34的活塞46由压电元件的层叠体驱动的情况相比，能够增大向带状要素赋予的压缩应力的变化范围，从而增大板状构件的变形范围。而且，能够减少为了向带状要素赋予所需的压缩应力所需的压电元件的层叠数。 [0100] 另外，根据该实施方式，如上述的第一至第四实施方式的变形控制装置(26、28)那样，不需要对于活塞-缸装置的压缩空气或高压油的供排。由此，也不需要压缩空气或高压油的供给源或控制供排的阀，能够简化变形控制装置的工作所需的结构。 [0101] 需要说明的是，在上述的第四实施方式中，位移产生装置32的自由活塞36由压电元件的层叠体42驱动。然而，自由活塞36由通过温度变化而形状变化的形状记忆合金或形状记忆树脂来驱动，以通过形状记忆合金或形状记忆树脂的温度的控制来控制自由活塞36驱动的方式进行修正。 [0102] [第六实施方式] [0103] 图12是表示本发明的第六实施方式的面形状可变装置10的纵剖视图。在该实施方式的面形状可变装置10中，带状要素16及18由形状记忆合金或形状记忆树脂形成，在通常时呈平坦的方式，由此板状构件12在通常时呈平板状。带状要素16及18在一端固定于框架构件14，在另一端以沿着它们的长度方向能够相对位移的方式由框架构件14支承。 [0104] 虽然在图12中未示出，但是在该实施方式的平板构件14A及底座平板24内置有对带状要素16及18进行加热而控制它们的温度的加热器。带状要素16及18当被加热成预先设定的温度以上时，变化成它们记忆的形状，由此板状构件12在图12中如假想线所示那样变形为弯曲的形状。 [0105] 需要说明的是，在平板构件14A或底座平板24上可以设置检测板状构件12的温度的温度传感器58。并且，基于温度传感器58的检测结果，通过图12中未示出的电子控制装置来控制加热器，由此按照板状构件12的温度来控制板状构件的形状。由此，内置加热器的底座平板24及温度传感器58与电子控制装置一起协作而构成控制带状要素16、18的温度的温度控制装置60。温度控制装置也可以是其他的结构。 [0106] 根据该实施方式，可以通过带状要素16及18的记忆形状的设定来设定板状构件12的变形后的形状。因此，通过带状要素16及18的记忆形状的设定，能够使板状构件12变形为各种形状，与其他的实施方式的情况相比，能够提高板状构件12的变形形状的自由度。 [0107] 根据该实施方式，通过控制带状要素16及18的温度，能够使板状构件12的形状在平板状与弯曲的形状之间变化。由此，可以省略使带状要素的另一端相对于一端位移的驱动装置，因此与其他的实施方式的情况相比，能够简化面形状可变装置的结构。 [0108] 需要说明的是，在上述的第六实施方式中，带状要素16及18的整体由形状记忆合金或形状记忆树脂形成，但是由形状记忆合金或形状记忆树脂形成的带状要素的表面可以由耐热树脂等涂层。带状要素可以具有将由形状记忆合金或形状记忆树脂形成的层与耐热树脂等的层接合成一体的叠层结构。 [0109] 另外，上述的第二或第四实施方式的带状要素(16及18)的至少一部分与该第六实施方式或上述的修正例同样地可以由形状记忆合金或形状记忆树脂形成。 [0110] [第七实施方式] [0111] 图13是表示本发明的第七实施方式的面形状可变装置10的主要部分的放大局部纵剖视图。在该实施方式的面形状可变装置10中，在框架构件14的框构件14C的四个角部的上方配置按压板62，按压板62与平板构件14A连结成一体。在按压板62与框构件14C之间夹装有压电元件的层叠体64。压电元件的层叠体64在未施加控制电压的通常时，不将框构件14C向框构件14B按压，而允许这些框构件引导带状要素16、18的位移。相对于此，压电元件的层叠体64当被施加控制电压时，将框构件14C向框构件14B按压，由此阻止带状要素16、18相对于框构件14B及14C的相对位移。 [0112] 由此，按压板62及压电元件的层叠体64与框架构件14一起协作，形成形状保持装置66，该形状保持装置66在保持板状构件12的形状时，阻止带状要素16、18的另一端相对于一端的相对位移，由此保持板状构件12的形状。需要说明的是，形状保持装置66只要根据需要来阻止带状要素16、18的另一端相对于一端的相对位移，由此能够保持板状构件12的形状即可，可以具有任意的结构。 [0113] 根据该实施方式，通过使形状保持装置66工作，能够阻止带状要素16、18的另一端相对于一端的相对位移。由此，与仅通过利用变形控制装置26、28维持向带状要素16、18的一端施加的应力来保持板状构件12的形状的情况相比，在板状构件的形状的保持时能够有效地防止板状构件的形状发生变化的情况。 [0114] 根据以上的说明可知，根据上述的各实施方式，通过变形控制装置(26、28)，向带状要素(16、18)赋予沿着延伸方向的应力，由此带状要素通过压曲而向横穿面的方向弹性变形。由此，变形控制单元只要配置在带状要素的延长线上即可，因此与以往的面形状可变装置相比，难以受到空间上的制约，能够扩大可适用的用途的范围。 [0115] 另外，若解除对带状要素的应力的赋予，则带状要素复位成原来的形状。由此，例如在通过膜构件(20)与带状要素接合而形成板状构件的情况下，膜构件自身无需具有高弹性。因此，能够减少变形前后的形状由膜构件的弹性决定的程度。 [0116] 另外，应变形的带状构件并不是通过机械性的装置的按压部与其抵接并按压而变形，因此能够避免带状构件的变形形状受到机械性的装置的按压部的形状的制约的情况。 [0117] 另外，在板状构件12的至少一方的面上接合有能够变形的膜构件20。因此，与在板状构件12上未接合膜构件20的情况相比，能够提高面形状可变装置10的形状变化的部分的表面的平滑性。而且，通过膜构件，能够阻止气体、液体或粉粒体横穿而通过板状构件或侵入带状要素之间的情况。 [0118] 另外，根据上述的第二或第四实施方式以外的实施方式，板状构件12包括相互沿横穿的方向延伸的第一及第二带状要素16及18，这些带状要素被编织成织物状。因此，与带状要素仅为第一或第二带状要素的第二实施方式的情况相比，能够使板状构件的变形形状多样化，而且能够提高板状构件的强度。 [0119] 以上，关于特定的实施方式而详细地说明了本发明，但是本发明没有限定为上述的实施方式，在本发明的范围内能够为其他的各种实施方式的情况对于本领域技术人员来说不言自明。 [0120] 在上述的各实施方式中，仅向带状要素(16、18)的另一端赋予它们的延伸方向即X方向的应力。然而，如图14所示，向带状要素的另一端赋予的应力可以是X方向的应力Fx、Y方向的应力Fy、Z方向的应力Fz、绕X方向的旋转应力(力矩)Mx、绕Y方向的旋转应力My、绕Z方向的旋转应力Mz、及它们中的两个或三个应力的组合的任一个。 [0121] 即使在向带状要素的另一端施加应力的组合的情况下，基于组合的应力的种类、它们的方向或大小也能够推定并控制板状构件12的变形形状。需要说明的是，组合的应力以使带状要素发生压曲变形的方式优选X方向的压缩应力Fx与其他的两个或三个应力的组合。 [0122] 例如，在将X方向的压缩应力Fx及绕Y方向的旋转应力My向带状要素的另一端施加的情况下，板状构件12如图15(A)所示那样弯曲变形。而且，在将X方向的压缩应力Fx及绕X方向的旋转应力Mx向带状要素的另一端施加的情况下，板状构件12如图15(B)所示那样伴随着弯曲变形而厚度变化。而且，在将X方向的压缩应力Fx及绕Z方向的应力Fz向带状要素的另一端施加的情况下，板状构件12如图15(C)所示那样弯曲变形。 [0123] 另外，如图16(A)所示，在向带状要素16、18的另一端施加X方向的压缩应力Fx，并将使中央部的带状要素的密度下降的绕Y方向的旋转应力My向带状要素的另一端施加的情况下，板状构件12如图16(B)所示以中央部的弯曲程度减小的方式弯曲变形。 [0124] 另外，在上述的各实施方式中，带状要素(16、18)的一端被固定。然而，在带状要素的一端沿X方向无法位移地受到限制的状态下，可以向带状要素的一端赋予绕X方向的旋转应力Mx、绕Y方向的旋转应力My、绕Z方向的旋转应力Mz中的任一个。例如，将X方向的压缩应力Fx及绕Y方向的旋转应力My向带状要素的另一端施加，并将绕Y方向的逆方向的旋转应力My向带状要素的一端施加的情况下，板状构件12如图15(D)所示那样弯曲变形。 [0125] 另外，在上述的各实施方式中，第一及第二带状要素16及18的尺寸在它们的全长上恒定，但厚度或宽度根据区域可以与其他的区域的值不同。例如，在第一及第二带状要素16及18相互交叉的部分，它们的厚度可以比其他的区域小。 [0126] 另外，在上述的各实施方式中，框架构件14具有平板构件14A，但平板构件14A也可以省略。这种情况下，通过向带状要素赋予X方向的压缩应力而使板状构件12向规定的Z方向弹性变形的方式，如图17所示，框架构件14的位移引导部产生的带状要素的引导方向可以向规定的方向倾斜。而且，可以如图18所示，在标准状态下，板状构件12作为整体而向规定的Z方向稍弯曲，而且，也可以如图19所示，板状构件12具有极端地向规定的Z方向弯曲的预备变形部12Z。 [0127] 图17至图19所示的任意的结构在向带状要素赋予X方向的压缩应力时，也作为将带状要素以进行向规定的Z方向的弹性变形的方式引导的变形引导单元发挥功能。由此，不需要上述的各实施方式中的底座平板24。需要说明的是，也可以利用弹簧、具有弹性的细绳或带材等将板状构件12或带状要素的至少一部分向规定的Z方向施力，由此实现变形引导单元的功能。 [0128] 另外，在上述的各实施方式中，板状构件12在标准状态下呈平板状，当向带状要素赋予X方向的压缩应力时，向规定的Z方向进行弯曲变形。然而，也可以是板状构件12在标准状态下弯曲，向带状要素赋予压缩应力或拉伸应力，由此成为平板状或弯曲程度变化。 [0129] 另外，在上述的第一至第五实施方式中，检测单元检测带状要素的另一端的位移量，但也可以是检测通过变形控制装置向带状要素赋予的压缩应力的载荷传感器等。 [0130] 另外，在上述的各实施方式中，通过变形控制装置将压缩应力向带状要素赋予，在使板状构件12变形时，带状要素也未被施振。然而，尤其是以良好地进行板状构件12的变形状态的维持的方式，在带状要素的表面的摩擦系数设定得比较高的情况下，可以在板状构件12的变形开始时及变形解除时，以容易进行带状要素之间的相对位移的方式，对板状构件12施振的方式修正。 [0131] 另外，形成带状要素的树脂等的材料的温度越高而硬度越下降，因此温度越高而带状要素的刚性或弹性下降，带状要素彼此抵接而相对位移时的摩擦系数下降。由此，虽然在图中未示出，但是通过例如与第六实施方式的温度控制装置60同样的温度控制装置来控制带状要素的温度，由此带状要素的刚性、弹性、摩擦系数等变化，由此以控制板状构件12的变形容易性、形状保持性、带状要素彼此的摩擦引起的振动减衰性能等的方式进行修正。 [0132] 另外，在上述的各实施方式中，通过变形控制装置(26、28)向全部的带状要素的另一端赋予应力，但是存在向另一端未赋予应力的带状要素，这些带状要素通过向另一端赋予应力的带状要素的变形而从动地变形。 [0133] 另外，在上述的第一实施方式中，全部的第一带状要素16的一端设定在框架构件14的同一侧，变形控制装置26设置在框架构件14的相反侧。同样，全部的第二带状要素 18的一端设定在框架构件14的同一侧，变形控制装置28设置在框架构件14的相反侧。然而，例如也可以是相邻的第一带状要素16交替地反向配设，相邻的第二带状要素18交替对反向配设，由此变形控制装置26及28分别设置在框架构件14的两侧。 [0134] 另外，在上述的第五实施方式中，位移产生装置32的自由活塞36的位移量由位移扩大装置34扩大。然而，位移产生装置的位移也可以通过例如四节连杆式的肘杆机构那样的其他的位移扩大机构来扩大。 |
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