JP2008064219A - アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】 ピストンの摺動に要するエネルギーロスの小さいアクチュエータの提供。
【解決手段】 点火器11の作動により、第１ピストン23が軸方向に摺動すると、第１傾斜面24が第２ピストン31の第２傾斜面32を滑りながら押圧するため、第２ピストン31が第２摺動室30内に引き込まれる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、エアバッグ式の拘束装置等に使用されるアクチュエータに関する。

車両の乗員拘束装置や歩行者保護装置に使用されるエアバッグ式の拘束装置のほかに、歩行者保護の目的で衝突の際に車両のボンネットを持ち上げる装置や、衝突時の乗員保護目的でステアリング（ハンドル）を引っ込める（車両前方に引き込む）装置がある。

これらの装置には、パイロ式のアクチュエータ（作動器）が使用されており、作動によってピン（ピストン）を押し出すタイプや、突出したピン（ピストン）を引き込むタイプのアクチュエータが知られている。

いずれの場合も点火器など、着火薬を有する点火具を使用して、そこから発生する高温のガスや衝撃波等の燃焼生成物を直接ピンやピストンに当てることで、ピン（あるいはピストン）を駆動させるものである。

このようなアクチュエータでは、点火器は、点火薬を収容する作動部をピストンヘッドに近接させて配置するほうが、ピストンを駆動させるための燃焼生成物（即ち、ピストンの駆動エネルギーとなるもの）のロスが少なく、効率がよい。しかし、アクチュエータの構造によっては、必ずしも作動部とピストンヘッドが近接していない場合があったり、燃焼生成物がピストンヘッドに届くまでに途中の経路が曲折したりして、途中で燃焼生成物のロスを発生させる場合もある。

特許文献１の図１、図２には、アクチュエータが開示されている。ネック部分１７にシリンダ１８が形成され、ピストン２３が配置されている。ピストン２３にはピストンロッド２５が取り付けられ、ボディー１３の穴２６から外部へ延びている。ネック部分１７にはスクイブポート２８が形成されており、ブリッジワイヤ３１に接触した火薬３０を有するスクイブ２９が配置されている。スクイブ２９の軸は、ピストン２３の軸と直角になるように配置されている。スクイブ先端（火薬が配置された部分）は、ピストンヘッド２３に対して間隔をおいて配置されている。

この構造では、スクイブポート内部の空間、及びシリンダ１８内部の空間が存在し、火薬から発生した燃焼生成物は、これらの空間に拡散されるため、燃焼生成物のロスが生じて、シリンダヘッド２３を押す力が弱められるものと考えられる。
USP 3,261,261

本発明は、点火手段から発生した燃焼生成物の進行方向と、出入りされるピストンの摺動方向が異なる場合であっても、前記燃焼生成物をロスさせずにピストンに伝えて、確実に作動させることができるアクチュエータを提供する。

〔請求項１ 〕
本発明は、課題の解決手段として、
点火器本体が点火器カラーに固定された点火手段と、前記点火器カラーに接続されたシリンダを有するアクチュエータであって、
前記シリンダが、前記点火手段に面した位置にある第１摺動室と、前記第１摺動室と直交する方向に形成された第２摺動室を有しており、
前記第１摺動室には、一方の端面が一方向に傾斜された第１傾斜面であり、他方の端面が前記点火手段に対向された第１ピストンが配置されており、
前記第２摺動室には、周面において、中心軸方向に傾斜した第２傾斜面が形成された凹部を有する第２ピストンが配置されており、
前記第１傾斜面が、前記第２傾斜面に対して当接されている、アクチュエータを提供する。

本発明のアクチュエータでは、点火手段の作動により生じた燃焼生成物は、点火手段と端面が対向している（好ましくは端面が正対している）第１ピストンのみが受け、引き込まれたり、突き出したりする第２ピストンは、第１ピストンの摺動を受けて移動するもので、前記燃焼生成物を直接受けることはない。そして、作動前において、第１ピストンと第２ピストンは接触されている。

このため、燃焼生成物の進行方向と第２ピストンの摺動方向を異ならせることができ、その場合でも、燃焼生成物から第１ピストンに伝達された駆動エネルギーの大部分は、第１ピストンを介して第２ピストンに伝達されるため、燃焼生成物のロスが殆ど生じることがない。

本発明のアクチュエータは、第１ピストンの第１傾斜面と、第２ピストンの第２傾斜面の傾斜の向きを調整することにより、第２ピストンを引き込ませたり、突き出させたりすることができる。

〔請求項２〕
本発明は、課題の他の解決手段として、
前記第２ピストンが有する凹部が、中心軸方向に傾斜した第２傾斜面と、前記第２傾斜面の最深部から中心軸に対して垂直方向に形成された垂直壁を有しており、
前記第１ピストンの第１傾斜面が前記第２ピストンの第２傾斜面を摺動するとき、前記第１ピストンの周面が前記第２ピストンの垂直壁に接触することで、前記第１ピストンの摺動が停止されるものである、請求項１記載のアクチュエータを提供する。

このようにすることで、第２ピストンの摺動長さを所望長さに調整することができるため、第２ピストンの引き込み又は突き出し長さを容易に調整することができる。

〔請求項３〕
本発明は、課題の他の解決手段として、
点火器本体が点火器カラーに固定された点火手段と、前記点火器カラーに接続されたシリンダを有するアクチュエータであって、
前記シリンダが、前記点火手段に面した位置にある第１摺動室と、前記第１摺動室と直交する方向に形成された第２摺動室を有しており、
前記第１摺動室には、一方の端面が矢尻状の第１傾斜面であり、他方の端面が前記点火手段に対向された第１ピストンが配置されており、
前記第２摺動室には、２つの第２ピストンが、互いの中心軸が一致しかつ一端面同士が対向するように並列配置されており、前記２つの第２ピストンのそれぞれが、互いに対向する一端面及びそれと接する周面に跨って第２傾斜面を有するものであり、
前記第１ピストンの第１傾斜面が、前記２つの第２傾斜面に対して当接されている、請求項１記載のアクチュエータを提供する。

本発明のアクチュエータは、点火手段の作動により生じた燃焼生成物は、点火手段と端面が対向している（好ましくは端面が正対している）第１ピストンのみが受け、突き出される２つの第２ピストンは、第１ピストンの摺動を受けて移動するもので、前記燃焼生成物を直接受けることはない。そして、作動前において、第１ピストンと２つの第２ピストンは接触されている。

このため、燃焼生成物の進行方向と２つの第２ピストンの摺動方向を異ならせることができ、その場合でも、燃焼生成物から第１ピストンに伝達された駆動エネルギーの大部分は、第１ピストンを介して２つの第２ピストンに伝達されるため、燃焼生成物のロスが殆ど生じることがない。

〔請求項４〕
本発明は、課題の他の解決手段として、
前記第１ピストンが、ヘッド部と、前記ヘッド部よりも外径の小さなロッド部と、前記ロッド部先端に形成された第１傾斜面を有し、更に前記ヘッド部と前記ロッド部の外径の差により形成される環状段差面を有しており、
前記第１ピストンが配置された前記第１摺動室が、前記環状段差面が衝突可能な環状内壁面を有しており、
前記第１ピストンが摺動したとき、前記環状段差面が前記環状内壁面に衝突することで、前記第１ピストンの移動が制限されるものである、請求項１〜３のいずれかに記載のアクチュエータを提供する。

このようにすることで、第１ピストンの摺動長さを所望長さに調整することができるため、第２ピストンの突き出し長さを容易に調整することができる。

本発明のアクチュエータは、点火手段から発生した燃焼生成物の進行方向と出入りするピストンの摺動方向が異なるにも拘わらず、前記燃焼生成物をロスさせずにピストンを確実に作動させることができる。

（１）図１のアクチュエータ
図１（ａ）、（ｂ）は、アクチュエータの縦断面図であり、図１（ａ）は作動前の状態を示し、図１（ｂ）は作動後の状態を示す。アクチュエータ１０の全体の形状や大きさは、取り付け対象や取り付け位置に応じて決定される。

電気式の点火器１１自体は公知のものであり、一部が樹脂で包囲された点火器本体１２が金属製の点火器カラー１３に嵌め込まれ、一部面がシリンダ１８（シリンダ１８ａ）に当接されることで固定されている。１４は着火薬が収容された着火部、１５は導電ピン、１６は外部電源と接続するためのコネクタプラグの差し込み空間、１７はスペーサである。

シリンダ１８は、点火器カラー１３と同じ金属製のもので、シリンダ１８ａとシリンダ１８ｂの各部分が一体に成形されてなるものである。シリンダ１８ａは、点火器１１（着火部１４）に面した位置にある第１摺動室２０を形成し、シリンダ１８ｂとシリンダ１８ａの一部壁面により、第２摺動室３０が形成されている。第１摺動室２０の中心軸と第２摺動室３０の中心軸は、直交している。

第１摺動室２０には、第１ピストン２１が配置されている。第１ピストン２１は、ヘッド部２２と、ヘッド部２２よりも外径の小さなロッド部２３と、ロッド部２３の先端に一方向のみに傾斜するように形成された第１傾斜面２４を有している。更に、ヘッド部２２とロッド部２３の外径の差により形成される環状段差面２５を有している。端面２６は、着火部１４と間隔をおいて正対している。

第１摺動室２０は、環状段差面２５が衝突可能な環状内壁面２７を有している。環状段差面２５と環状内壁面２７は、いずれも同一形状の傾斜面を有している。

第２摺動室３０には、第２ピストン３１が配置されている。第２ピストン３１は、周面において、中心軸方向に傾斜した第２傾斜面３２が形成された凹部３３を有している。凹部３３は、第２傾斜面３２の最深部から中心軸に対して垂直方向に形成された垂直壁３４を有している。

点火器カラー１３とシリンダ１８（シリンダ１８ａ）は、図示するように、点火器カラー１３の開口部の短いフランジと環状の締結部材４０の一方の開口部を噛み合わせ、シリンダ１８ａの外周面と環状の締結部材４０の内周面を螺子合わせることで、接続一体化されている。

第２摺動室３０の外壁をなすシリンダ１８ｂの壁面には、第２ピストン３１の作動前における移動防止手段である樹脂製のシェアピン３５が厚さ方向に埋設されており、先端部は第２摺動室３０内に配置された第２ピストン３１の周面に形成された孔に差し込まれている。このシェアピン３５の作用により、点火器１１が作動する前に第２ピストン３１が摺動する誤作動が防止される。

第１ピストン先端の第１傾斜面２４の一部面は、第２ピストン周面の第２傾斜面３２に対して当接されている。

次に、図１（ａ）、（ｂ）により、アクチュエータ１０の動作を説明する。点火器１１が作動すると、発生した燃焼生成物が第１ピストン端面２６に衝突するため、第１ピストン２１は、第１摺動室２０内を軸方向に摺動する。

このとき、第１ピストン先端の第１傾斜面２４が、第２ピストン周面の第２傾斜面３２を滑りながら押圧して、第２ピストン３１を摺動させようとするため、シェアピン３５が破壊され、第２ピストン３１は第２摺動室３０内に引き込まれるように摺動する。

そして、第１ピストンの環状段差面２５が第１摺動室の環状内壁面２７に衝突し、それと同時に第１ピストンの周面２８が凹部３３の垂直壁３４に衝突することにより、第２ピストン３１は第２摺動室３０内に完全に引き込まれた状態にて摺動が停止される。

アクチュエータ１０では、点火器１１の作動により発生した燃焼生成物は第１ピストン２１のみが受けるものであるが、作動前において、第１ピストンと第２ピストン３１が接触状態にあるため、第１ピストン２１が受けた燃焼生成物は殆どロスすることなく、第２ピストン３１に伝達される。このため、燃焼生成物の放出方向と第２ピストンの摺動方向が異なるにも拘わらず、燃焼生成物のロスを最小限に減らすことができ、確実に動作させることができる。

（２）図２のアクチュエータ
図２は、別実施形態のアクチュエータの縦断面図である。図２のアクチュエータ１００は、図１のアクチュエータ１０とほぼ同一構造のものであり、図１と同じ番号は、同じ構成要素であることを意味する。

アクチュエータ１００は、図示するとおり、作動前において、第２ピストン３１が第２摺動室３０内に完全に収容された状態にある。このため、アクチュエータ１００では、図１のアクチュエータ１０における第２ピストン３１の移動防止手段であるシェアピン３５に代えて、第２摺動室３０の両方の開口部に第１移動防止手段１０１と第２移動防止手段１０２が設けられている。

第１移動防止手段１０１は、第２摺動室３０の一端側開口部から突出された環状突起乃至は独立した複数の突起であり、突起部分により、第２ピストン端面３１ａを押さえて、軸方向への移動を防止している。第１移動防止手段１０１は、作動前には第２ピストン３１の移動を防止することができるが、作動時においては、容易に破壊乃至は変形され、第２ピストン３１を摺動させることができる程度の強度を有するものである。

第２移動防止手段１０２は、第２摺動室３０の他端側開口部から突出された環状突起乃至は独立した複数の突起であり、突起部分により、第２ピストン端面３１ｂを押さえて、軸方向への移動を防止している。第２ピストン３１は、作動により、図２中の矢印方向に摺動するものであるため、第２移動防止手段１０２は、第２ピストン３１の逆方向への移動を完全に防止するため、作動時においても破壊されない程度の強度を有するものである。

図２のアクチュエータ１００は、点火器１１が作動したとき、図１のアクチュエータ１０のシェアピン３５が破壊される代わりに、第１移動防止手段１０１が破壊され、第２ピストン３１が第２摺動室３０から外側に突き出されるほかは、アクチュエータ１０と同じ動作をする。

（３）図３のアクチュエータ
図３は、更に別実施形態のアクチュエータの縦断面図である。図３のアクチュエータ２００は、第１ピストンと第２ピストンの形状が異なること、及び第２ピストンが２つあることを除いて、図１のアクチュエータ１０とほぼ同一構造のものであり、図１と同じ番号は、同じ構成要素であることを意味する。

第１摺動室２０内の第１ピストン２２１は、ヘッド部２２２と、ヘッド部２２２よりも外径の小さなロッド部２２３と、ロッド部２２３の先端に矢尻状に形成された第１Ａ傾斜面２２４ａと第１Ｂ傾斜面２２４ｂを有している。第１Ａ傾斜面２２４ａと第１Ｂ傾斜面２２４ｂは、中心軸を挟んで対称となるような傾斜面である。

第２摺動室３０内には、第２Ａピストン２３１と第２Ｂピストン２３２が、互いの中心軸が一致するように配置されており、互いの端面２３１ｂと端面２３２ｂは隙間をおいて正対している。

第２Ａピストン２３１は、端面２３１ｂと周面に跨って形成された第２Ａ傾斜面２３５を有しており、周面において、軸方向における外径の違いにより形成された第１段差部２３７を有している。第２Ｂピストン２３２は、端面２３２ｂと周面に跨って形成された第２Ｂ傾斜面２３６を有しており、周面において、軸方向における外径の違いにより形成された第２段差部２３８を有している。

第１ピストン２２１の第１Ａ傾斜面２２４ａと第１Ｂ傾斜面２２４ｂは、第２Ａピストン２３１の第２Ａ傾斜面２３５と第２Ｂピストン２３２の第２Ｂ傾斜面２３６に接触している。

第２摺動室３０を形成するシリンダ１８ａの壁面には、第２摺動室３０の一端開口部に第１突起２４１が形成され、他端開口部に第２突起２４２が形成されている。

なお、作動前の第２ピストン２３１及び２３２の移動を防止する手段として、図１に示すシェアピン３５を用いることができる。

次に、図３により、アクチュエータ２００の動作を説明する。点火器１１が作動すると、燃焼生成物が第１ピストン端面２２６に衝突するため、第１ピストン２２１は、第１摺動室２０内を軸方向に摺動する。

このとき、第１ピストン先端の第１Ａ傾斜面２２４ａと第１Ｂ傾斜面２２４ｂが、第２ピストンの第２Ａ傾斜面２３５と第２Ｂ傾斜面２３６の両面を滑りながら押圧するため、第２Ａピストン２３１と第２Ｂピストン２３２は、第２摺動室３０から両側方向に突き出されるように摺動する。

そして、第２ピストンの第１段差部２３７が第１突起２４１に衝突し、第２ピストンの第２段差部２３８が第２突起２４２に衝突することにより、第２Ａピストン２３１と第２Ｂピストン２３２は、所定長さ部分が第２摺動室３０から飛び出した状態にて摺動が停止される。

本発明のアクチュエータの縦断面図と、動作を説明するための図。 別実施形態のアクチュエータの縦断面図。 別実施形態のアクチュエータの縦断面図。

符号の説明

１０、１００、２００ アクチュエータ
１１ 点火器
１３ 点火器カラー
１８、１８ａ、１８ｂ シリンダ
２０ 第１摺動室
２１ 第１ピストン
２２ ヘッド部
２３ ロッド部
２４ 第１傾斜面
３０ 第２摺動室
３１ 第２ピストン
３２ 第２傾斜面
３５ シェアピン

Claims (4)

1. 点火器本体が点火器カラーに固定された点火手段と、前記点火器カラーに接続されたシリンダを有するアクチュエータであって、
   前記シリンダが、前記点火手段に面した位置にある第１摺動室と、前記第１摺動室と直交する方向に形成された第２摺動室を有しており、
   前記第１摺動室には、一方の端面が一方向に傾斜された第１傾斜面であり、他方の端面が前記点火手段に対向された第１ピストンが配置されており、
   前記第２摺動室には、周面において、中心軸方向に傾斜した第２傾斜面が形成された凹部を有する第２ピストンが配置されており、
   前記第１傾斜面が、前記第２傾斜面に対して当接されている、アクチュエータ。
2. 前記第２ピストンが有する凹部が、中心軸方向に傾斜した第２傾斜面と、前記第２傾斜面の最深部から中心軸に対して垂直方向に形成された垂直壁を有しており、
   前記第１ピストンの第１傾斜面が前記第２ピストンの第２傾斜面を摺動するとき、前記第１ピストンの周面が前記第２ピストンの垂直壁に接触することで、前記第１ピストンの摺動が停止されるものである、請求項１記載のアクチュエータ。
3. 点火器本体が点火器カラーに固定された点火手段と、前記点火器カラーに接続されたシリンダを有するアクチュエータであって、
   前記シリンダが、前記点火手段に面した位置にある第１摺動室と、前記第１摺動室と直交する方向に形成された第２摺動室を有しており、
   前記第１摺動室には、一方の端面が矢尻状の第１傾斜面であり、他方の端面が前記点火手段に対向された第１ピストンが配置されており、
   前記第２摺動室には、２つの第２ピストンが、互いの中心軸が一致しかつ一端面同士が対向するように並列配置されており、前記２つの第２ピストンのそれぞれが、互いに対向する一端面及びそれと接する周面に跨って第２傾斜面を有するものであり、
   前記第１ピストンの第１傾斜面が、前記２つの第２傾斜面に対して当接されている、請求項１記載のアクチュエータ。
4. 前記第１ピストンが、ヘッド部と、前記ヘッド部よりも外径の小さなロッド部と、前記ロッド部先端に形成された第１傾斜面を有し、更に前記ヘッド部と前記ロッド部の外径の差により形成される環状段差面を有しており、
   前記第１ピストンが配置された前記第１摺動室が、前記環状段差面が衝突可能な環状内壁面を有しており、
   前記第１ピストンが摺動したとき、前記環状段差面が前記環状内壁面に衝突することで、前記第１ピストンの移動が制限されるものである、請求項１〜３のいずれかに記載のアクチュエータ。

Images