JP2004322668A

JP2004322668A - アクチュエータ

Info

Publication number: JP2004322668A
Application number: JP2003115692A
Authority: JP
Inventors: Hironori Yamaguchi; 博儀山口
Original assignee: NHK Spring Co Ltd
Current assignee: NHK Spring Co Ltd
Priority date: 2003-04-21
Filing date: 2003-04-21
Publication date: 2004-11-18

Abstract

【課題】簡単な構造で安価なロック機構を具備するアクチュエータを提供する。
【解決手段】ピストンロッド５を中空のシリンダ１の内径よりも小径に形成する。ピストンロッド５をシリンダ１の軸線Ｌ方向に相対移動可能となるようにシリンダ１の内部に挿入する。ロック機構３０は、シリンダ１の内壁に設けられた第１テーパ面３１、ピストンロッド５の外壁に設けられた第２テーパ面３３、及びロック部材３６を備える。第１テーパ面３１はシリンダ１の一端側に向かって拡開するように傾斜させる。第２テーパ面３３はピストンロッド５の一端側に向かって拡開するように傾斜させる。ロック部材３６は、ピストンロッド５の一端側をシリンダ１の一端側から突出させた状態で、第１テーパ面３１と第２テーパ面３３との間に挟まれて、ピストンロッド５のシリンダ１に対する相対移動をロックする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
アクチュエータは、例えば、衝突時の乗員の安全性を向上させるために車両に設けられる安全装置や、車両が歩行者に衝突した場合に歩行者にかかる衝撃を緩和するために車両に設けられる安全装置等に具備されている。
【０００３】
例えば、自動車の前面衝突時にシートベルトが正規の状態で乗員に装着されていないと、シートベルトに拘束された乗員が下方へ潜り込む姿勢になり、腰ベルトが骨盤から外れてしまう現象、いわゆる、サブマリン現象が生じることがある。このようなサブマリン現象が生じると、乗員の臀部あるいは下肢が前下方に移動し、下肢が乗員前方のインストルメントパネルに二次衝突する等のおそれがある。このようなサブマリン現象を抑制するための装置としては、従来、自動車の先端部に設けられたセンサが衝突を検知したときに、アクチュエータを動作させて機械的にシート先端部を持上げるシート装置が知られている。（例えば、特許文献１参照。）
また、走行中の自動車の前面から歩行者に衝突すると、歩行者の下半身が自動車の先端部であるバンパに当たるので、歩行者は自動車のフードに跳ね上げられることが多い。このような場合、歩行者はフードに頭部等を打ち付けてしまうことがある。そのため、歩行者がフードに跳ね上げられた際の衝撃を緩和する装置として、自動車の先端部に設けられたセンサが衝突を検知したときに、アクチュエータを動作させてフードを所定量上方に押上げるフード装置が知られている。すなわち、フードが上方に押上げられると、フードとエンジンルーム内の各装置との間に隙間ができるため、歩行者が跳ね上げられてフードに衝突した際にこのフードが変形して、その衝撃によるエネルギーの一部を吸収するようになる（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１１３６号公報（段落００１０〜段落００２３、図２，図３，図６〜図９）
【０００５】
【特許文献２】
特開２００２−２９３６７号公報（段落０００９〜段落００１８、図４）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような安全装置に具備されるアクチュエータでは、ピストンロッドをシリンダから突出させた状態でピストンロッドのシリンダに対する相対移動をロックするロック機構が備えられている。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の車両用シート装置に具備される従来のアクチュエータは、ロック機構を構成するために、ケーシング、ボール等のロック部材、及びばね等の多数の部品を必要としている。そのため、特許文献１に記載のアクチュエータは、構造が複雑であって高価となり易く、しかも、大型化し易い。
【０００８】
一方、特許文献２に記載の車両用フード装置に具備される従来のアクチュエータもまた、特許文献１に記載のアクチュエータと同様に、ロック機構を構成するために、ロック部材、圧縮ばね、及び圧縮ばねを受けるブッシュ等の多数の部品を必要としている。したがって、特許文献２に記載のアクチュエータもまた、構造が複雑であって高価となり易く、しかも、大型化し易い。しかも、特許文献２に記載のアクチュエータは、ロック部材がピストンロッドの側方からシリンダの内部空間に突出するように構成されている。そのため、アクチュエータがさらに大型化しがちである。
【０００９】
この発明は、このような事情にもとづいてなされたものであり、簡単な構造で安価なロック機構を具備するアクチュエータを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第１の観点に基づく本発明のアクチュエータは、中空のシリンダと、前記シリンダの内径よりも小径に形成され、前記シリンダの軸線方向に相対移動可能となるように前記シリンダの内部に挿入されたピストンロッドと、前記ピストンロッドの一端側を前記シリンダの一端側から突出させた状態で前記ピストンロッドの前記シリンダに対する相対移動をロックするロック機構と、を具備し、前記ロック機構が、前記シリンダの内壁に設けられ前記シリンダの一端側に向かって拡開するように傾斜する第１テーパ面、前記ピストンロッドの外壁に設けられ前記ピストンロッドの一端側に向かって拡開するように傾斜する第２テーパ面、及び、前記ピストンロッドの一端側を前記シリンダの一端側から突出させた状態で前記第１テーパ面と前記第２テーパ面との間に挟まれて前記ピストンロッドの前記シリンダに対する相対移動をロックするロック部材を備えていることを特徴としている。
【００１１】
この発明によれば、ピストンロッドの一端側がシリンダの一端側から突出すると、ロック部材がシリンダの内壁に設けられシリンダの一端側に向かって拡開するように傾斜する第１テーパ面とピストンロッドの外壁に設けられピストンロッドの一端側に向かって拡開するように傾斜する第２テーパ面との間に挟まれるので、ピストンロッドのシリンダに対する相対移動がロックされる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
第１〜第９の実施形態では、シリンダ及びピストンロッドの一端側（図１〜図６、図８，図９において左側）を前側、他端側（図１〜図６、図８，図９において右側）を後側として説明する。
【００１３】
以下、図１〜図６を参照して本発明の第１の実施形態を説明する。
第１の実施形態のアクチュエータ４０は、図１に示すように、中空のケーシング３を有する中空のシリンダ１、動力発生装置としてのガス発生装置４、先端キャップ６を有するピストンロッド５、及びピストン７等を備えている。このアクチュエータ４０は、ガス発生装置４に着火することにより、図２に示すように、シリンダ１の前端側からピストンロッド５の前端側が突出するように構成されている。この実施形態では、ピストンロッド５は、後述するロック溝３２よりも前側となる前端側部分５ａの殆どがシリンダ１の前端側から突出する。
【００１４】
詳しくは、金属製のシリンダ１は、シリンダ本体２及びシリンダ本体２の前端部に設けられたケーシング３を有している。シリンダ本体２の後端部には、ガス発生装置４が設けられている。ガス発生装置４は、ガスを発生させるための火薬を収容するガス発生部４ａを有しており、このガス発生部４ａからはガス発生部４ａ内に収容される図示しないガス発生体に着火するためのリード線４ｂが延出している。このガス発生装置４は、このガス発生部４ａをシリンダ本体２の後端部に嵌合させた状態でシリンダ１の後端部に設けられている。ケーシング３は、シリンダ１の一部であって、このシリンダ１のキャップとして機能するとともに、後述するロック機構３０として機能する。なお、このケーシング３については後述する。
【００１５】
また、このガス発生装置４は、リード線４ｂを外部に延出させた状態でキャップ状の支持部材９によって覆われている。そして、この支持部材９をシリンダ１の後端部に螺合させることにより、ガス発生装置４はシリンダ１に固定されている。なお、動力発生装置は、ガス発生装置４に限定されるものではなく、例えば、アキュムレータ等を用いてもよい。
【００１６】
金属製のピストンロッド５は、シリンダ１の内径よりも小径に形成されている。ピストンロッド５の前端部には雄ねじ部２０が設けられており、この雄ねじ部２０に先端キャップ６が螺合されている。ピストンロッド５の後端部には、シリンダ１の軸線Ｌ（ピストンロッド５の軸線と同じ）方向に相対移動可能なピストン７が一体に設けられている。
【００１７】
ピストンロッド５は、図１に示すように、先端キャップ６を露出させた状態で、ピストン７とともに軸線Ｌ方向に相対移動可能となるようにシリンダ１の内部に挿入されている。
【００１８】
ピストン７は、その周方向に沿うリング状の溝部７ａを有しており、この溝部７ａにピストン７とシリンダ１との間を気密に保つピストンリング８（シールリング）が設けられている。このピストンリング８により、シリンダ１の内部のピストン７とガス発生部４ａとの間のガス室１０は気密に保たれている。
【００１９】
ロック機構３０は、図３〜図６に示すように、第１テーパ面３１を有するケーシング３、第２テーパ面３３を有するロック溝３２、及びロック部材としてのＣリング３６等を備えている。
【００２０】
第１テーパ面３１は、シリンダ１の内壁に設けられている。この実施形態では、第１テーパ面３１は、シリンダ１の内壁の一部をなすケーシング３の内壁に周方向に沿うように設けられている。この第１テーパ面３１は、シリンダ１の前側に向かって拡開するように傾斜している。
【００２１】
ロック溝３２は、ピストンロッド５の外壁に周方向に沿うように設けられている。ロック溝３２は、前側に向かって拡開するように傾斜する第２テーパ面３３と、この第２テーパ面３３の後端縁と連続しかつ軸線Ｌと略平行となるように設けられている環状平面３４と、この環状平面３４の後端縁から後側に向かって拡開するように傾斜する第３テーパ面３５とを有している。つまり、第２テーパ面３３、環状平面３４、及び第３テーパ面３５は、ピストンロッド５の外壁に設けられている。
【００２２】
また、図６に示すように、軸線Ｌと直交する線分を垂線Ｐ、第１テーパ面３１と垂線Ｐとのなす角度を第１テーパ面３１の傾斜角θ１、第２テーパ面３３と垂線Ｐとのなす角度を第２テーパ面３３の傾斜角θ２とすると、このロック機構３０ではθ１＞θ２の関係となるように、第１テーパ面３１及び第２テーパ面３３が設計されている。
【００２３】
断面略真円状のＣリング３６は、ピストンロッド５とシリンダ１の第１テーパ面３１との間に位置して、ケーシング３内に収容されている。図５に示すように、Ｃリング３６の断面直径Ｄはロック溝３２の深さＨの略２倍となっている。なお、図中符号ＯはＣリング３６の真円形状の断面の中心を示している。
【００２４】
また、Ｃリング３６は、ロック溝３２に嵌るようにその直径が設定されている。そのため、ピストンロッド５がシリンダ１に挿入されている初期状態では、Ｃリング３６は、図４に示すように、ロック溝３２よりも大径に形成されているピストンロッド５の前端側部分５ａの外壁により弾性的に押し広げられるように拡径した状態で、このピストンロッドの前端側部分５ａに先端に寄せて嵌め止めされている。
【００２５】
また、ケーシング３には、Ｃリング３６がピストンロッド５から外れてケーシング３の前側開口から出てしまうのを抑止するために、リング状の外れ止め部材３７が設けられている。ケーシング３内には、第１テーパ面３１の前端縁と連続するようにリング状の溝部３８が設けられており、外れ止め部材３７はこの溝部３８に嵌め込まれている。また、外れ止め部材３７は、図４に矢印Ｘで示すようにケーシング３の先端部３ａを内側に向けて折り曲げることでかしめられている。
【００２６】
アクチュエータ４０の組立て方法について図２を参照して説明する。
ピストンロッド５をシリンダ本体２に挿入する。ケーシング３には、予め第１テーパ面３１及び溝部３８を形成しておく。外れ止め部材３７をケーシング３の溝部３８に嵌め込む。ケーシング３の先端部３ａを軸線Ｌと略直交するように内側に折り曲げることで外れ止め部材３７をかしめる。
【００２７】
Ｃリング３６を径が広がる方向に弾性変形させながらピストンロッド５に嵌める。ピストンロッド５をシリンダ本体２内に収容する。ケーシング３をシリンダ本体２に取り付ける。これにより、Ｃリング３６はケーシング３内に収容される。
【００２８】
ピストンロッド５の前端部に先端キャップ６を取り付ける。シリンダ本体２の後端部にガス発生装置４を設け、支持部材９でシリンダ本体２に固定する。
【００２９】
このように、シリンダ１が内壁に第１テーパ面３１が設けられたケーシング３を有しているので、このケーシング３によって第１テーパ面３１及び外れ止め部材３７をユニット化させることができる。したがって、ロック機構３０を容易にアクチュエータ４０に具備させることができる。しかも、アクチュエータ４０自体の組立ても簡単である。
【００３０】
次に、ロック機構３０の動作について図４〜図６を参照して説明する。
【００３１】
ピストンロッド５がシリンダ１に挿入されている状態では、図４に示すように、Ｃリング３６は、径が広がる方向に弾性変形した状態でピストンロッド５の前端側部分５ａに先端に寄せて嵌められている。なお、このとき、Ｃリング３６は、ピストンロッド５と前端側部分５ａ（図４で接触位置Ｐで示す位置）で接しているとともに、シリンダ１と第１テーパ面３１（図６で接触位置Ｑで示す位置）で接している。なお、この状態では、Ｃリング３６はシリンダ１と接していなくてもよい。
【００３２】
ピストンロッド５がシリンダ１の前端側から突出すると、Ｃリング３６は、このピストンロッド５の外壁上を、ピストンロッド５の前端側部分５ａから後側に向けて摺動される。このとき、ケーシング３には外れ止め部材３７が設けられているので、Ｃリング３６がピストンロッド５から外れて、ケーシング３の外に飛び出すことはない。ピストンロッド５がシリンダ１の前端側から完全に突出すると、図５に二点鎖線に示されている位置に設けられていたＣリング３６は、図５に実線で示すように縮径しながらロック溝３２に嵌る。なお、このとき、Ｃリング３６は、ピストンロッド５と環状平面３４（図５において接触位置Ｒで示す位置）で接している。
【００３３】
その後、ピストンロッド５に図５において矢印Ｙで示す方向から荷重が与えられると、Ｃリング３６は、ロック溝３２に嵌った状態で前側から後側に移動する。そして、図６に実線で示すように、第１テーパ面３１と第２テーパ面３３との間に挟まれる。なお、このとき、Ｃリング３６は、ピストンロッド５と第２テーパ面３３（図６において接触位置Ｓで示す位置）及び環状平面３４（図６において接触位置Ｔと示す位置）で接しているとともに、シリンダ１と第１テーパ面３１（図６において接触位置Ｕで示す位置）で接している。これにより、ピストンロッド５のシリンダ１に対する相対移動がロックされる。
【００３４】
比較例として図７に示すようなアクチュエータを想定する。図７中符号９１はシリンダ、符号９２はピストンロッドを示している。この比較例では、ロック機構は、ロック部材としての板ばね状のＣリング９３、接触端面９４を有してシリンダ１の内壁に設けられた凹部、及び接触端面９５を有してピストンロッド９２の外壁に設けられた凹部を備えている。接触端面９４，９５は、夫々軸線Ｌ_０と略直交している。この比較例では、Ｃリング９３が接触端面９４，９５に挟まれることで、ピストンロッド９２のシリンダ９１に対する相対移動がロックされる。
【００３５】
この比較例では、ロック状態においてピストンロッド９２にベクトルＧの負荷が入力されると、Ｃリング９３に、内側（図７において上側）からベクトルＧｖ＝ベクトルＧの力が入力され、外側（図７において下側）からベクトルＧｗ＝−ベクトルＧの力が入力される。すなわち、Ｃリング９３には、このＣリング９３を歪ませる方向に力が入力されることとなる。したがって、ロック強度は弱い。しかも、板ばね状のＣリング９３は、一般的にプレス加工により形成するので、径を小さくするのが難しく、ロック機構が大型化し易い。
【００３６】
これに対し、本実施形態では、図６に示すように、断面略真円状のＣリング３６は、ロック状態において、第２テーパ面３３上である接触位置Ｓと，環状平面３４上である接触位置Ｔと、第１テーパ面３１上である接触位置位置Ｕとで接している。
【００３７】
そのため、ピストンロッド５にベクトルＦの荷重が入力されると、Ｃリング３６にはピストンロッド５を介して２方向から力が入力されることとなる。すなわち、Ｃリング３６には、接触位置ＳからベクトルＦｓの力、接触位置ＴからベクトルＦｔの力が入力される。なお、ベクトルＦは図５において矢印Ｙで示す方向と同じ方向である。したがって、シリンダ１には、Ｃリング３６を介して、ベクトルＦｃ＝（ベクトルＦｓ＋ベクトルＦｔ）の力が入力される。
【００３８】
また、ピストンロッド５には、シリンダ１にかかる力の反作用として、ベクトルＦｃと同じ大きさかつ逆の向きであるベクトルＦｐの力が入力される。
【００３９】
以上のように、ピストンロッド５にベクトルＦの荷重が入力されると、シリンダ１及びピストンロッド５には夫々これらを圧縮する方向に力がかかる。
【００４０】
このように、ロック機構３０は、第１テーパ面３１、第２テーパ面３３、及び断面略真円状のＣリング３６を備えているため、比較例と比べて大きなロック強度を得ることができる。しかも、断面略真円状のＣリング３６は板ばね状のＣリング９３と比べて小径化し易い。したがって、ロック機構３０の小型化が実現できる。
【００４１】
また、この実施形態では、垂線Ｐとのなす角度を第１テーパ面３１の傾斜角θ１が、第２テーパ面３３と垂線Ｐとのなす角度を第２テーパ面３３の傾斜角θ２よりも大きくなるように、第１テーパ面３１及び第２テーパ面３３が設計されている。そのため、ピストンロッド５に図５において矢印Ｙで示す方向から大きな荷重が入力されるほど、Ｃリング３６はさらに力で第１テーパ面３１と第２テーパ面３３との間で強固に挟まれる（強固に噛み合う）こととなる。したがって、ピストンロッド５に図５において矢印Ｙで示す方向から荷重が入力されても、ロック機構３０によるピストンロッド５のロックが外れ難い。
【００４２】
この実施形態のアクチュエータ４０は、以下のようにして動作する。リード線４ｂを介してガス発生体に電流が供給されるとガス発生体が着火する。ガス発生体が着火すると、ガス発生体は急速に燃焼して、ガス室１０にガスが噴出される。これにより、ガス室１０内の圧力が高まるので、ピストン７がピストンロッド５とともにシリンダ１の前側に突き出る方向に移動する。ピストンロッド５の前端側部分５ａがシリンダ１の前端部から突出すると、Ｃリング３６が縮径してピストンロッド５のロック溝３２に嵌る。その後、図５において矢印Ｙで示す方向からピストンロッド５に所定の荷重が与えられると、Ｃリング３６は第１テーパ面３１と第２テーパ面３３との間に挟まれる。したがって、ピストンロッド５はロック機構３０によりシリンダ１に対する相対移動が良好なロック強度でロックされる。
【００４３】
以上のように、本実施形態のアクチュエータ４０は、ロック機構３０が、シリンダ１の内壁に設けられシリンダ１の一端側に向かって拡開するように傾斜する第１テーパ面３１、ピストンロッド５の外壁に設けられピストンロッド５の一端側に向かって拡開するように傾斜する第２テーパ面３３、及び、ピストンロッド５の一端側をシリンダ１の一端側から突出させた状態で第１テーパ面３１と第２テーパ面３３との間に挟まれてピストンロッド５のシリンダ１に対する相対移動をロックするロック部材としてのＣリング３６を備えている。したがって、簡単な構成かつ安価であってしかもロック強度が大きいロック機構３０を具備するアクチュエータ４０を得ることができるようになる。
【００４４】
また、シリンダ１は一端部に中空のケーシング３を有しており、第１テーパ面３１はこのケーシング３の内壁に設けられている。また、ロック部材としてのＣリング３６はケーシング３内に収容されている。このように構成することで、ロック機構３０の一部をユニット化できるので、ロック機構３０を簡単にアクチュエータ４０に組み込むことができる。
【００４５】
さらに、ロック部材として、ピストンロッド５の一端側をシリンダ１の一端側から突出させた時に第２テーパ面３３と接触するように縮径するＣリング３６を用いることで、ロック機構３０を簡単な構成でかつ安価に実現できる。
【００４６】
以下、図８を参照して本発明の第２の実施形態を説明する。
【００４７】
この実施形態では、シリンダ本体２とケーシング３とを一体化させたシリンダ１を用いている。なお、他の構成は、図示しない部分を含めて上述した第１の実施形態と同じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【００４８】
この実施形態によれば、シリンダ本体２とケーシング３とを一体化させているので、アクチュエータの構成部材を減らすことができる。
【００４９】
以下、図９を参照して本発明の第３の実施形態を説明する。
【００５０】
この実施形態では、ロック機構３０が第１の実施形態と異なっている。すなわち、ロック機構３０は、第１テーパ面３１を有するケーシング３、接触端面５２を有する落込み部５０、第２テーパ面３３を有するロック溝３２、及びロック部材としてのＣリング等を備えている。
【００５１】
落込み部５０は、第１テーパ面３１の後端縁と連続する環状平面５１、及びシリンダ１の内壁の一部をなす環状平面５１の後端縁から軸線Ｌに対して略直交するようにシリンダ１の内側に向かって立上るように設けられた接触端面５２を有して、シリンダ１の内壁の周方向に沿うように設けられている。なお、他の構成は、図示しない部分を含めて上述した第１の実施形態と同じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【００５２】
この実施形態のロック機構３０は以下のように動作する。
【００５３】
ピストンロッド５がシリンダ１の前端側から突出すると、Ｃリング３６は、第１の実施形態と同様に、縮径しながら第２ロック溝３２に嵌る。その後、ピストンロッド５に図９において矢印Ｚで示す方向から荷重が与えられると、Ｃリング３６は、第２ロック溝３２に嵌った状態でピストンロッド５とともに前側から後側に移動して落込み部５０に落ち込む。これにより、Ｃリング３６は第２テーパ面３３と接触端面５２との間に挟まれるので、ピストンロッド５のシリンダ１に対する相対移動がロックされる。
【００５４】
この実施形態によれば、ピストンロッド５がシリンダ１から突出した時に、Ｃリング３６が接触端面５２と第２テーパ面３３との間に挟まれ、これにより、ピストンロッド５のシリンダ１に対する相対移動がロックされるように構成されている。そのため、簡単な構造で安価なロック機構を具備するアクチュエータが得られる。
【００５５】
しかも、この実施形態では、Ｃリング３６は接触端面５２により後方への移動が抑制されている。したがって、ロック後に図９において矢印Ｚで示す方向から荷重が与えられても、Ｃリング３６が噛み合いが増す方向に摺動するのを抑止できる。
【００５６】
なお、接触端面５２は、軸線Ｌと直交する方向（垂線Ｐ方向）が好ましいが、接触端面５２と垂線Ｐとのなす角度が第１テーパ面３１と垂線Ｐとのなす角度よりも小さくなるように設ければ、ロック後に図９において矢印Ｚで示す方向から荷重が与えられても、Ｃリング３６は噛み合いが増す方向に摺動しない。
【００５７】
以下、図１０を参照して本発明の第４の実施形態を説明する。
【００５８】
この実施形態では、Ｃリング３６と置換してＣリング６１を用いている。このＣリング６１は、断面形状が第１の曲率半径ｒ１を有する第１の円弧６１ａとこの第１の曲率半径ｒ１よりも大きい第２の曲率半径ｒ２を有する第２の円弧６１ｂとを直線または曲線で繋いでなる卵形状となっている。第１及び第２の曲率半径ｒ１，ｒ２は夫々、第１テーパ面３１と第２テーパ面３３とのなす角度により調整すればよい。すなわち、第１及び第２の曲率半径ｒ１，ｒ２は、ロック状態において、第１の円弧６１ａと第２の円弧６１ｂとを繋ぐ直線または曲線が第１テーパ面３１と第２テーパ面３３とに良好に接するように設定するのが好ましい。
【００５９】
このＣリング６１は、第１の円弧６１ａ側の前方外側に向けて、第１テーパ面３１に沿うようにケーシング３内に収容されている。なお、他の構成は、図示しない部分を含めて上述した第１の実施形態と同じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【００６０】
この実施形態によれば、ロック部材として上述のようなＣリング６１を用いているので、Ｃリング６１と第１テーパ面３１との接触面積を大きくすることができるとともに、Ｃリング６１と第２テーパ面との接触面積を大きくすることができる。したがって、ロック時の剛性が向上するので、更に良好なロック性能が得られる。
【００６１】
以下、図１１〜図１３を参照して本発明の第５の実施形態を説明する。
【００６２】
この実施形態では、Ｃリング３６と置換してＯリング６２を用いている。Ｏリング６２は、ピストンロッド５の一端側をシリンダ１の一端側から突出させた時に第２テーパ面３３と接触するように縮径するループ状の縮径部品６２ｂと、縮径部品６２ｂの軸線方向に沿うようにこの縮径部品６２ｂに所定の間隔で設けられた複数のロック部品としてのローラ６２ａとを有している。縮径部品６２ｂは、弾性体、例えば合成ゴム等により形成することができる。また、ローラ６２ａは、例えば金属や硬質ゴム等により形成することができる。
【００６３】
このＯリング６２は、図１３に示すように、各ローラ６２ａに長手方向に沿うような貫通孔を形成し、縮径部品６２ｂをこの貫通孔に貫通させることで、ローラ６２ａが縮径部品６２ｂと同軸となるようにしている。なお、ローラ６２ａは、縮径部品６２ｂ上において摺動可能としてもよく、また、所定の位置に留まるように縮径部品６２ｂに固定してもよい。なお、他の構成は、図示しない部分を含めて上述した第１の実施形態と同じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【００６４】
ところで、ピストンロッド５の径が小さい場合、Ｃリング３６もこれに対応させて径を小さくする必要がある。したがって、このような場合には、Ｃリング３６にあまり大きな撓み量を持たせることができない。また、Ｃリング３６は、断面径を大きくするのに伴って、拡径時の応力が高くなる。したがって、Ｃリング３６の断面径は、大きくしすぎると塑性変形し易くなるので、塑性変形しない程度に小さくする必要がある。
【００６５】
このような理由から、ピストンロッド５の径が小さい場合に適用されるリング部材は十分に縮径できない場合があり、噛み合い量の低下を引き起こす、ロック強度不足となる、他の部品の高精度化が必要となる等のおそれがある。
【００６６】
これに対し、上述のようなＯリング６２は、Ｃリング３６と比べて縮径状態と拡形状態との差を大きくすることができる。したがって、この実施形態によれば、ロック状態における噛み合いの深さを大きくすることができるため、第１の実施形態と比べてロック強度を大きくすることができる。しかも、この実施形態によれば、他の部品の高精度化が不要である。さらに、この実施形態によれば、ローラ６２ａの断面径を調整することで噛み合い量を調節することができる。したがって、この実施形態は、ピストンロッド５の径が小さい場合に好適である。
【００６７】
以下、図１３を参照して本発明の第６の実施形態を説明する。
【００６８】
この実施形態では、Ｃリング３６と置換してＯリング６３を用いている。このＯリングは、第５の実施形態と同様に、ピストンロッド５の一端側をシリンダ１の一端側から突出させた時に第２テーパ面３３と接触するように縮径するループ状のチューブからなる縮径部品６３ｂと、縮径部品６３ｂの軸線方向に沿うようにこの縮径部品６３ｂに所定の間隔で設けられた複数のロック部品としてのローラ６３ａとを有している。縮径部品６３ｂとしては、例えば合成ゴム等の弾性体により形成されたチューブを用いることができる。また、ローラ６３ａは、例えば金属や硬質ゴム等により形成することができる。
【００６９】
このＣリング３６は、ローラ６３ａを縮径部品６３ｂと同軸となるようにこの縮径部品６３ｂ内に収容することで形成されている。なお、他の構成は、図示しない部分を含めて上述した第１の実施形態と同じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【００７０】
この実施形態によれば、第５の実施形態と同様に、ロック状態における噛み合いの深さを大きくすることができるため、第１の実施形態と比べてロック強度を大きくすることができる。しかも、他の部品の高精度化が不要である。また、ローラ６３ａの断面径を調節することで噛み合い量を調節することができる。したがって、この実施形態もまた、ピストンロッド５の径が小さい場合に好適である。
【００７１】
以下、図１４を参照して本発明の第７の実施形態を説明する。
【００７２】
この実施形態では、Ｏリング６２と置換して、ローラ６２ａの代わりにボール６４ａを備えたＯリング６４を用いている。また、図中符号６４ｂは、縮径部品６２ｂと同様に形成された縮径部品である。なお、他の構成は、図示しない部分を含めて上述した第１及び第５の実施形態と同じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。この実施形態によれば、第５の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、この実施形態によれば、ボール６４ａの断面径を調節することで噛み合い量を調節することができる。
【００７３】
以下、図１５を参照して本発明の第８の実施形態を説明する。
【００７４】
この実施形態では、Ｏリング６３と置換して、ローラ６３ａの代わりにボール６５ａを備えたＯリング６５を用いている。また、図中符号６５ｂは、縮径部品６３ｂと同様に形成された縮径部品である。なお、他の構成は、図示しない部分を含めて上述した第１及び第６の実施形態と同じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。この実施形態によれば、第５の実施形態や第６の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、この実施形態によれば、ボール６５ａの断面径を調整することで噛み合い量を調節することができる。
【００７５】
以下、図１６を参照して本発明の第９の実施形態を説明する。
【００７６】
本実施形態では、Ｃリング３６と置換してＣリング６６を用いている。Ｃリング６６は、ピストンロッド５の一端側をシリンダ１の一端側から突出させた時に第２テーパ面３３と接触するように縮径するＣリング状の縮径部品６６ｂと、縮径部品６６ｂの軸線方向に沿うようにこの縮径部品６６ｂに所定の間隔で設けられた複数のロック部品としてのローラ６６ａとを有している。なお、ロック部品としては、ボールを用いてもよい。縮径部品６６ｂは、金属ワイヤ等により形成することができる。また、ローラ６６ａは、例えば金属や硬質ゴム等により形成することができる。
【００７７】
このＣリング６６は、各ローラ６６ａに長手方向に沿うような貫通孔を形成し、縮径部品６６ｂをこの貫通孔に貫通させることで、ローラ６６ａが縮径部品６６ｂと同軸となるようにしている。なお、ローラ６６ａは、縮径部品６６ｂ上において摺動可能としてもよく、また、所定の位置に留まるように縮径部品６６ｂに固定してもよい。なお、他の構成は、図示しない部分を含めて上述した第１の実施形態と同じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【００７８】
上述のようなＣリング６６は、ローラ６６ａで接触面積を稼ぐことができるため、縮径部品６６ｂはＣリング３６と比べて細線化することができる。したがって、縮径部品６６ｂの応力をＣリング３６の応力と比べて小さくすることができるので、縮径部品６６ｂの撓みをＣリング３６の撓みと比べて大きくすることができる。
【００７９】
このように、Ｃリング６６では、Ｃリング３６と比べて縮径状態と拡形状態との差を大きくすることができるので、ロック状態における噛み合いの深さを大きくすることができる。よって、この実施形態では、ロック溝３２が小径であっても、ピストンロッド５のシリンダ１に対する相対移動を良好にロックすることができるアクチュエータが得られる。
【００８０】
なお、第３〜第９の実施形態では、シリンダ本体２とケーシング３とを別体としているが、第２の実施形態のように、シリンダ本体２とケーシング３とを一体としてもよい。
【００８１】
これらの実施形態のアクチュエータ４０が備えるロック機構３０は、上述のように簡単な構成であるため、ロック機構３０を小型化することができる。これに伴い、これらのアクチュエータ４０では、長手方向を短くしたり、径を小さくしたりする等の小型化が実現可能であるため、車両搭載性が向上する。したがって、これらのアクチュエータ４０は、例えば、後述するフード装置７０やシート装置８０等（図１７及び図１８参照）に好適に用いることができる。
【００８２】
図１７は、第１の実施形態のアクチュエータ４０を備えたフード装置７０を示している。以下、車両の進行方向を前側として説明する。なお、第２〜第９の実施形態のアクチュエータ４０を用いてもよい。
【００８３】
このフード装置７０は、例えば自動車Ｗの前部に設けられたエンジンルームを覆うように開閉自在に設けられたフード７１に適用することができる。このフード装置７０は、衝突検出センサ７２、制御部７３、及びアクチュエータ４０を備えている。
【００８４】
衝突検出センサ７２は、車体と歩行者との衝突を検知するセンサであって、フロントバンパ７４に設けられている。アクチュエータ４０は、ピストンロッド５の突出側をフード７１側（上側）に向けた状態で、フード７１の下側に配置されている。制御部７３は、衝突検出センサ７２が衝突を検知したときに、リード線４ｂに電流を流すようになっている。
【００８５】
このように構成されたフード装置７０では、自動車Ｗが歩行者に衝突して衝突検出センサ７２が動作すると、これと連動して、アクチュエータ４０が動作する。ピストンロッド５がシリンダ１の先端部から突き出る方向に移動して、フード７１を所定量上方に押上げると、フード７１とエンジンルーム内の各装置との間に隙間ができる。このため、歩行者が跳ね上げられてフード７１に衝突した際に、このフード７１が変形してその衝撃によるエネルギーの一部を吸収できる。
【００８６】
図１８は、第１の実施形態のアクチュエータ４０を備えたシート装置８０を示している。以下、車両の進行方向を前側として説明する。なお、第２〜第９の実施形態のアクチュエータ４０を用いてもよい。
【００８７】
このシート装置８０は、例えば自動車Ｗ（図１７参照）に適用することができる。このシート装置８０は、座部８９ａと背もたれ部８９ｂとを有するシート本体８９、衝突検出センサ７２、制御部７３、リンク機構８１、及びアクチュエータ４０を備えている。
【００８８】
車体に固定されたシートレール８２には、前後方向にスライド可能なシートフレーム８３が設けられている。このシートフレーム８３は、図示しないロック機構により所望の位置で固定されるようになっている。シートフレーム８３には、支持部８４を介してリンク機構８１が回動可能に設けられている。リンク機構８１は、例えば、一対のリンク部材８５（一方のみ図示）とこれらのリンク部材８５を繋ぐ連結部８６とを備えて構成されている。
【００８９】
一方のリンク部材８５は、互いに略直交する長部８７と短部８８とを有して、略Ｌ字状に形成されている。他方のリンク部材８５は、図示しないが、長部６８のみを有してＩ字状に形成されている。一方のリンク部材８５は、長部８７と短部８８との交差点、すなわち、角部で支持部８４に支持されている。他方のリンク部材８５は、その一端部がシートフレーム８３に支持されている。そして、一方のリンク部材８５の長部８７側の端部と他方のリンクの他端部とが連結部８６で繋がれている。また、一方のリンク部材８５の短部８８側の端部には、アクチュエータ４０のピストンロッド５が連結されている。制御部７３は、衝突検出センサ７２が衝突を検知したときに、リード線４ｂに電流を流すようになっている。
【００９０】
このように構成されたシート装置８０では、自動車Ｗが衝突して衝突検出センサ７２が動作すると、これと連動してアクチュエータ４０が動作する。ピストンロッド５がシリンダ１の先端部から突き出る方向に移動すると、一方のリンク部材８５が、図１９に実線で示す位置から二点鎖線で示す位置に回動し、シート本体８９の座部８９ａの幅方向に延びる連結部８６によって機械的に座部８９ａの先端部を持上げられる。したがって、このシート装置８０では、いわゆるサブマリン現象を抑制できる。
【００９１】
また、本発明のアクチュエータは、シート装置８０及びフード装置７０に限らず種々の装置に広く適用することができる。本発明のアクチュエータは、例えば、バックルをシートベルトが緊張する方向に牽引するアクチュエータを有するバックルプリテンショナ装置や、バックルプリテンショナ装置を備えたシート装置等にも適用することができる。
【００９２】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれは、簡単な構造で安価なロック機構を具備するアクチュエータが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るアクチュエータをピストンロッドがシリンダに挿入されている状態で示す断面図。
【図２】図１のアクチュエータの一部をピストンロッドがシリンダから突出している状態で示す断面図。
【図３】図１のアクチュエータを示す分解斜視図。
【図４】図１のアクチュエータのロック部材近傍をピストンロッドがシリンダに挿入されている状態で示す断面図。
【図５】図１のアクチュエータのロック部材近傍をピストンロッドがシリンダから突出している状態であってかつロック機構にロックされる途中の状態で示す断面図。
【図６】図１のアクチュエータのロック部材近傍をピストンロッドがロック機構にロックされた状態で示す断面図。
【図７】比較例としてのアクチュエータの一部を示す断面図。
【図８】本発明の第２の実施形態に係るアクチュエータのロック部材近傍をピストンロッドがロック機構にロックされた状態で示す断面図。
【図９】本発明の第３の実施形態に係るアクチュエータのロック部材近傍をピストンロッドがロック機構にロックされた状態で示す断面図。
【図１０】本発明の第４の実施形態に係るアクチュエータのロック部材近傍をピストンロッドがロック機構にロックされた状態で示す断面図。
【図１１】本発明の第５の実施形態に係るアクチュエータが備えるロック部材を示す斜視図
【図１２】図１１のロック部材の一部を示す側面図。
【図１３】本発明の第６の実施形態に係るアクチュエータが備えるロック部材を示す斜視図。
【図１４】本発明の第７の実施形態に係るアクチュエータが備えるロック部材を示す斜視図。
【図１５】本発明の第８の実施形態に係るアクチュエータが備えるロック部材を示す斜視図。
【図１６】本発明の第９の実施形態に係るアクチュエータが備えるロック部材を示す斜視図。
【図１７】図１のアクチュエータを備えたフード装置を示す側面図。
【図１８】図１のアクチュエータを備えたシート装置を一部切り欠いて示す側面図。
【符号の説明】
１…シリンダ、５…ピストンロッド、３０…ロック機構、３１…第１テーパ面、３３…第２テーパ面、３６，６１，６６…Ｃリング（ロック部材）、４０…アクチュエータ、５２…接触端面、６２〜６５…Ｏリング（ロック部材）、６２ａ〜６６ａ…ロック部品、６２ｂ〜６６ｂ…縮径部品

Claims

中空のシリンダと、
前記シリンダの内径よりも小径に形成され、前記シリンダの軸線方向に相対移動可能となるように前記シリンダの内部に挿入されたピストンロッドと、
前記ピストンロッドの一端側を前記シリンダの一端側から突出させた状態で前記ピストンロッドの前記シリンダに対する相対移動をロックするロック機構と、を具備し、
前記ロック機構が、
前記シリンダの内壁に設けられ前記シリンダの一端側に向かって拡開するように傾斜する第１テーパ面と、
前記ピストンロッドの外壁に設けられ前記ピストンロッドの一端側に向かって拡開するように傾斜する第２テーパ面と、
前記ピストンロッドの一端側を前記シリンダの一端側から突出させた状態で前記第１テーパ面と前記第２テーパ面との間に挟まれて前記ピストンロッドの前記シリンダに対する相対移動をロックするロック部材と、を備えていることを特徴とするアクチュエータ。
中空のシリンダと、
前記シリンダの内径よりも小径に形成され、前記シリンダの軸線方向に相対移動可能となるように前記シリンダの内部に挿入されたピストンロッドと、
前記ピストンロッドの一端側を前記シリンダの一端側から突出させた状態で前記ピストンロッドの前記シリンダに対する相対移動をロックするロック機構と、を具備し、
前記ロック機構が、
前記シリンダの内壁に設けられ前記シリンダの一端側に向かって拡開するように傾斜する第１テーパ面と、
前記第１テーパ面よりも前記シリンダの他端側に位置し、前記シリンダの内壁から前記シリンダの内側に向かって立上るように設けられた接触端面と、
前記ピストンロッドの外壁に設けられ前記ピストンロッドの一端側に向かって拡開するように傾斜する第２テーパ面と、
前記ピストンロッドの一端側を前記シリンダの一端側から突出させた状態で前記接触端面と前記第２テーパ面との間に挟まれて前記ピストンロッドの前記シリンダに対する相対移動をロックするロック部材と、を備えていることを特徴とするアクチュエータ。
前記シリンダは一端部に中空のケーシングを有しており、前記第１テーパ面は前記ケーシングの内壁に設けられているとともに、前記ロック部材は前記ケーシング内に収容されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のアクチュエータ。
前記ロック部材は、前記ピストンロッドの一端側を前記シリンダの一端側から突出させた時に前記第２テーパ面と接触するように縮径するＣリングであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
前記Ｃリングの断面形状が、第１の曲率半径を有する第１の円弧とこの第１の曲率半径よりも大きい第２の曲率半径を有する第２の円弧とを直線または曲線で繋いでなる卵形状であることを特徴とする請求項４に記載のアクチュエータ。
前記ロック部材は、前記ピストンロッドの一端側を前記シリンダの一端側から突出させた時に前記第２テーパ面と接触するように縮径するＣリング状若しくはループ状の縮径部品、及び前記縮径部品の軸線方向に沿うように前記縮径部品に所定の間隔で設けられた複数のロック部品を有していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
前記複数のロック部品は、前記縮径部品と同軸となるように夫々設けられた複数のローラであることを特徴とする請求項６に記載のアクチュエータ。
前記複数のロック部品は複数のボールであることを特徴とする請求項６に記載のアクチュエータ。