JP2013071544A - アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】アクチュエータ作成の工程も簡略化できシリンダとピストン部との間の隙間を確実にシールすることのできるアクチュエータを提供する。
【解決手段】自動車用安全装置に使用されるピストンシリンダタイプのアクチュエータは、筒状のシリンダと、シリンダ内に配設されたピストン部と、該ピストン部に連結された支持ロッド部から構成されている。支持ロッド部は、シリンダの軸方向に沿って配置される丸棒状の軸部と、軸部の上端側にねじ込まれて設置され、シリンダの内径寸法より僅かに小さな寸法とした円柱状の頭部とを備えており、頭部の外周側面にはシール配設部が形成され、シール配設部には前記頭部の外周側面と前記キャップの上端部と前記シリンダの上端部の内周側面に密接してシールするＯリングが設けられている
【選択図】図５

Description

本発明は、自動車用安全装置に使用されるアクチュエータに関し、例えば、保護対象物としての歩行者を受け止める際のフードパネルを持ち上げる等の作動に使用されるアクチュエータに関する。

従来、自動車安全装置に使用されるアクチュエータとしては、筒状のシリンダ内に、ガス発生器から発生する作動用ガスを流入させることにより、シリンダ内に配置されたピストンロッドのピストン部を前進移動（上昇移動）させて、ピストン部から延びる支持ロッド部を、シリンダの先端壁部から突出させるピストンシリンダタイプのものがあった（例えば、特許文献１参照）。この従来のアクチュエータでは、支持ロッド部は、シリンダの先端壁部を挿通可能な軸部と、軸部の先端側において軸部から軸直交方向側に膨出するように形成される頭部と、を備える構成とされており、この頭部の外周面側に、Ｏリングを、配設させていた。このＯリングは、シリンダ内の気密性を確保するために、頭部と、シリンダから頭部の外周側を覆うように延びるカバー部と、の間に介在される構成であり、作動時に、頭部とともに前進移動して、カバー部との接触状態を解除される構成であった。
特開２００４−３３０９１２号公報

しかし、従来のアクチュエータでは、Oリングを頭部に取付けるために、頭部の外周面に溝を形成する必要があった。そのため溝を成型するという加工が必要になってしまいアクチュエータ作成の工程が複雑になってしまうという問題があった。

本発明は、上述の課題を解決するものであり、アクチュエータ作成の工程も簡略化でき確実にシールすることのできるアクチュエータを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために請求項１の本発明は、自動車用安全装置に使用されるピストンシリンダタイプのアクチュエータにおいて、
前記アクチュエータは、筒状のシリンダと、シリンダ内に配設されたピストン部と、該ピストン部に連結された支持ロッド部から形成され
前記シリンダは、円筒状の本体と、シリンダ上端部に挿嵌されて固定されているキャップを備えて構成され、
前記本体は、ピストン部を摺動させる円筒状の摺動部と摺動部の上方に配置されて、内径寸法を摺動部の内径寸法より大径とした円筒状の大径部から構成され、
前記キャップは、略円筒状をなし、上下方向に貫通して、ピストン部を挿通させる挿通孔と外周面の上下方向の略中央部に凹部が形成され、
前記シリンダの本体には、キャップの凹部に対応して凸部が形成されており、
上記支持ロッド部は、シリンダの軸方向に沿って配置される丸棒状の軸部と、軸部の上端側にねじ込まれて設置され、シリンダの内径寸法より僅かに小さな寸法とした円柱状の頭部とを備えており、
前記頭部の外周側面にはシール配設部が形成され、シール配設部には前記頭部の外周側面と前記キャップの上端部と前記シリンダの上端部の内周側面に密接してシールするＯリングが設けられていることを特徴とするアクチュエータである。

請求項１に記載の発明においては、シリンダ内をシールするＯリングが、支持ロッドの軸部の上端側にねじ込まれて設置されているシリンダの内径寸法より僅かに小さな寸法とした円柱状の頭部の外周側面に設けられているシール配設部に設置されている。シール配設部に設置されているＯリングは、前記頭部の外周側面と前記キャップの上端部と前記シリンダの上端部の内周側面に密接するように設置されているのでこれらの間に生じる隙間を埋めてシールすることが可能であり、シリンダ内部への雨水などの侵入を防止することができる。

請求項２の本発明は、前記シール配設部は前記支持ロッドの頭部の外周側面に設けられた段差部に設けられているアクチュエータである。

請求項２に記載の発明においては、シール配設部が支持ロッドの頭部の外周側面を切り欠き成形した段差部に設けられているため、Ｏリングを所定の位置に設置しやすく、取り付けが容易になる。

請求項３の本発明は、前記支持ロッドの頭部はシール配設部より下方部位がシリンダ中心に向かうテーパー形状をしていることを特徴とするアクチュエータである。

請求項３の本発明では、支持ロッドの頭部は、軸部の先端にねじ止めされており、Ｏリング取付位置であるシール配設部より下方を始点としてテーパー形状となっていることによりＯリングの取付幅を確保しつつ、軸部のねじ切りがされている部分の高さを確保することが可能になり、頭部の取り付けが強固にされている。

本発明のアクチュエータによれば、支持ロッド部の頭部の外側面にシール配設部を形成し、シール配設部には前記頭部の外側面と前記キャップの上端部と前記シリンダの上端部の内側面に密接して封止するＯリングを設置することによって、アクチュエータが雨や洗車時の雨水に晒されたとしても防水することが可能となりシリンダ内部の防錆を果たすことができる。また、シール配設部にＯリングを設置するので支持ロッド部の頭部の外周側面に溝を作成する必要もなくなりアクチュエータの製造が容易になる。

以下本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、本明細書では、特に断らない限り、前後と上下の方向は、車両Ｖ（図１参照）の前後と上下の方向に一致し、左右の方向は、車両Ｖの前方側から後方側を見た際の左右の方向に一致させている。

実施形態のアクチュエータ２１が使用されるフード跳ね上げ装置（以下「跳ね上げ装置」と省略する）Ｕは、図１，２に示すように、車両Ｖにおけるフードパネル１０の後端１０ｃ側における左縁１０ｄ付近と右縁１０ｅ付近とに配設されるもので、それぞれ、アクチュエータ２１と、フードパネル１０の後端１０ｃの下面に配置される受け座１６と、を備えて構成されている。そして、跳ね上げ装置Ｕは、作動時に、図３，４に示すように、アクチュエータ２１がピストンロッド４０を上昇させ、受け座１６を介在させて、フードパネル１０の後端１０ｃを跳ね上げるように上昇させることとなる。

なお、車両Ｖのフロントバンパ５には、図１に示すように、歩行者との衝突を検知若しくは予測可能なセンサ６が、配設されており、センサ６からの信号を入力させている図示しない作動回路が、センサ６からの信号に基づいて車両Ｖと歩行者との衝突を検知若しくは予測した際に、跳ね上げ装置Ｕのアクチュエータ２１における駆動源としての流体（ガス）発生器３６（図５参照）を作動させるように、構成されている。

また、フードパネル１０は、図１，２に示すように、車両ＶにおけるエンジンルームＥＲの上方を覆うように配設されるもので、左右方向の両縁側における後端１０ｃ近傍に配置されるヒンジ部１１により、車両Ｖのボディ１側に対して、前開きで開閉可能に連結されている。フードパネル１０は、アルミニウム（アルミニウム合金）等からなる板金製として、図３に示すように、上面側のアウタパネル１０ａと、下面側に位置してアウタパネル１０ａより強度を向上させたインナパネル１０ｂと、から構成されている。フードパネル１０は、歩行者を受け止めた際に、歩行者の運動エネルギーを吸収できるように、歩行者との干渉に伴う運動エネルギーが小さい時には弾性変形し、運動エネルギーが大きい時には塑性変形可能に構成されている。そして、実施形態では、車両Ｖと歩行者との衝突時に、アクチュエータ２１が作動されて、図４に示すように、上昇したフードパネル１０の後端１０ｃと、エンジンルームＥＲと、の間に、変形スペースＳを形成できることから、フードパネル１０の塑性変形時の弾性及び塑性変形量を増大させることができる。

ヒンジ部１１は、フードパネル１０の後端１０ｃ側における左縁１０ｄと右縁１０ｅとに配設され（図１参照）、それぞれ、ボディ１側のフードリッジリインホース２に連結された取付フランジ２ａに固定されるヒンジベース１２と、フードパネル１０側に固定されるヒンジアーム１４と、を備えて構成されている（図３参照）。各ヒンジアーム１４は、図３に示すように、板金製のアングル材を下向きに突出させるように略半円弧状に湾曲させた形状として構成され、ヒンジベース１２側の元部端１４ａが、支持軸１３を利用してヒンジベース１２に対して回動可能に連結されている。また、各ヒンジアーム１４は、元部端１４ａから離れる先端１４ｂ側に、先端１４ｂから前後方向に略沿うように延びる連結板部１５を備え、この連結板部１５が、フードパネル１０の後端１０ｃにおける下面側に溶接等を利用して結合されている。

そして、実施形態の場合、連結板部１５は、前部側の下面を、上昇時のピストンロッド４０の上端４０ａ（支持ロッド部４９の頭部５０）の当接部位１５ａとしている。すなわち、連結板部１５の前部側は、ピストンロッド４０の上端４０ａの受け座１６となって、受け座１６の下面が、上端４０ａの受け面１６ａとしている（図３，４参照）。

各支持軸１３は、それらの軸方向を、車両Ｖの左右方向に沿わせるように、配設されている。そして、フードパネル１０を開く際には、図３の実線から二点鎖線に示すように、左右の支持軸１３を回転中心として、各ヒンジアーム１４の先端１４ｂ側とともに、フードパネル１０の前端１０ｆ側（図１参照）を前開きで上昇させれば、フードパネル１０を前開きで開くことができる。

また、ヒンジアーム１４の先端１４ｂ付近には、下縁を略円形状に切り欠くように構成される切欠凹部１４ｃが、形成されており、この切欠凹部１４ｃの周囲の部位が、アクチュエータ２１の作動時においてピストンロッド４０がフードパネル１０の後端１０ｃを押し上げる際に、塑性変形する塑性変形部１４ｄとして、フードパネル１０の後端１０ｃの上昇を可能にしている（図４参照）。なお、フードパネル１０の後端１０ｃの上昇時には、フードパネル１０の前端１０ｆ側は、通常閉塞時用の前端１０ｆに配置されている図示しないフードロックストライカを係止するラッチ機構により、ボディ１側から外れることはない。

さらに、フードパネル１０の後方には、図２，３に示すように、ボディ１側の剛性の高いカウルパネル７ａと、カウルパネル７ａの上方における合成樹脂製のカウルルーバ７ｂと、からなるカウル７が、配設されている。カウルルーバ７ｂは、後端側をフロントウィンドシールド３の下部３ａ側に連ならせるように配設されている。また、フロントウィンドシールド３の左右には、図１，２に示すように、フロントピラー４，４が、配設されている。

なお、カウルルーバ７ｂは、アクチュエータ２１の上方を覆うアクチュエータカバー８を備え、アクチュエータカバー８は、カウルルーバ７ｂの他の一般部とともに、一体的に成形されている。アクチュエータカバー８は、左右のアクチュエータ２１の上方に配置されて、円筒状のスリーブ部８ａで囲まれたエリアに、作動時のアクチュエータ２１における支持ロッド部４９の頭部５０に押されて開く扉部８ｂ、を配設させて構成されている。カウルルーバ７ｂは、柔軟性を異ならせた部位を設けて成形されており、硬質部７ｃと、硬質部７ｃより柔軟性を有した軟質部７ｄと、を備えて構成され、軟質部７ｄは、既述のアクチュエータカバー８の扉部８ｂを含めたスリーブ部８ａ付近を構成している。

アクチュエータ２１は、図３に示すように、フードリッジリインホース２に連結された取付フランジ２ｂに対してボルト１９止めされる断面Ｕ字形状の取付ブラケット１８により保持されて、フードパネル１０の後端１０ｃ側における左縁１０ｄ及び右縁１０ｅの下方となる各ヒンジ部１１の下方に配設されている。各アクチュエータ２１は、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、軸方向を上下方向に沿わせるように配置させて取付固定されるシリンダ２２と、シリンダ２２内に作動用流体としてのガスを流入させるガス発生器３６と、シリンダ２２から上方へ突出するように配設されるピストンロッド４０と、上昇移動後のピストンロッド４０の下降移動を防止するロック機構Ｒと、を備えて構成されている。ロック機構Ｒは、ピストンロッド４０における後述するピストン部４１内に収納されたロックピン４５と、ピストン部４１の上昇移動後に突出するロックピン４５の下面側を係止するようにシリンダ２２側に形成された係止面２６と、から、構成されている。

シリンダ２２は、図５に示すように、円筒状の本体２３を備えて構成され、上端部にはキャップ２７が挿嵌されて固定されている。本体２３は、上昇移動時にピストンロッド４０のピストン部４１を内周面２４ａに対して摺動させる円筒状の摺動部２４を備えるとともに、摺動部２４の上方となる本体２３における上端側内周面に摺動部２４の上方に配置されて、ピストン部４１の上昇移動後におけるロックピン４５の突出位置に形成され、内径寸法を摺動部２４の内径寸法より大径とした円筒状の大径部２５から、構成されている。そして、この大径部２５における摺動部２４からの段差面が、突出したロックピン４５の下部側（下降移動側）を係止して、ピストン部４１（ピストンロッド４０）の下降移動を規制する係止面２６を構成することとなる（図５の（ｂ）参照）。

本体２３の下端側部３２は、図５に示すように、本体２３の下端側を塞ぐように配設される略円板状の下端壁部３３と、下端壁部３３の外周縁から上方に延び摺動部２４より大径とされた略円筒状の周壁部３４と、を備えて構成されている。下端壁部３３には、ガス発生器３６のコネクタを挿通可能な挿通孔が、形成されている。周壁部３４は、内周面をガス発生器３６の外周面の凹凸に略対応させた凹凸面として、ガス発生器３６を本体２３に取り付けている。（図５（ａ）参照）

作動用流体の流体発生器としてのガス発生器３６としては、マイクロガスジェネレータが使用されており、ガス発生器３６の下端面には、図示しない制御回路からの電気信号を入力させるリード線を結線させたコネクタが、配置されている（図５参照）。ガス発生器３６は、リード線を経て、図示しない制御回路からの電気信号を入力させると、内蔵されている火薬を燃焼させて燃焼ガスＧを発生させ、その作動用ガス（燃焼ガス）Ｇを作動用流体として、シリンダ２２内のピストン部４１の下面４１ａ側へ供給することとなる。（図５（ｂ）参照）

本体２３の上端側に挿嵌されて固定されるキャップ２７は、図５（ａ），（ｂ）に示すように、略円筒状をなし、外周面の上下方向の略中央部に凹部２７ａが形成されている。シリンダ２２の本体２３には、凹部２７ａに対応して凸部２３ａが形成されており、凹部２７ａと凸部２３ａとが係合することで、キャップ２７が本体２３に固定されている。略円筒状のキャップ２７には、上下方向に貫通して、ピストンロッド４０を挿通させる挿通孔２７ｃが形成されている。挿通孔２７ｃの上端部には、支持段部２７ｅが形成されている。キャップ２７の上端部に設けられた支持段部２７ｅは、挿通孔２７ｃに向かい上部の周長が下部の周長より長いテーパー形状となっており、後述する支持ロッドの頭部の高さが十分に確保できるようになっている。

支持ロッド部４９は、シリンダ２２の軸方向（上下方向）に沿って配設される丸棒状の軸部５３と、軸部５３の上端側に配設されて軸部５３より外径寸法を大径とした略円柱状の頭部５０と、を備えており、頭部の外側面にはシール配設部２７ｆが形成されＯリング２９が配設されている。これによりＯリング２９が頭部５０の外側面とキャップ２７の上端部とシリンダ２２上端部の内側面と接触し、シールすることができる。（図５（ａ），（ｂ）参照）また、頭部５０は、軸部の先端にねじ止めされており、支持段部がＯリング取付位置の下方を始点とするテーパー形状となっていることによりＯリング２９の取付高さを確保しつつ、軸部のねじ切りがされている部分の高さを確保することが可能になり、頭部５０の取り付けが強固にされている。
頭部５０は、ピストンロッド４０の前進（上昇）移動時に、フードパネル１０側に設けられた受け座１６の受け面１６ａに当接して、フードパネル１０の後端１０ｃを上方に押し上げることとなる。なお、支持ロッド部４９は、軸部５３の部位を曲げ塑性変形可能とするような鋼等の金属材から構成されるもので、実施形態の場合、ピストン部４１と一体的に構成されている。

支持ロッド部４９の軸部５３は、頭部５０とピストン部４１との間に、外径寸法を一定とするストレート部５４と、を備えて構成されている。ストレート部５４は、その外径寸法Ｄ２を頭部５０の外径寸法Ｄｈより小さく設定されている。また、ストレート部５４の外径寸法Ｄ２は、挿通孔２７ｃの内径寸法Ｄ１より、僅かに小さな寸法に設定されている。
頭部５０は通常時においてピストンロッド４０が、アクチュエータ２１の作動時における前進移動方向（図５における上方向）に対する後退方向へ移動しないようにシリンダの内径より大きい寸法となっている。

実施形態のアクチュエータ２１においては、先ず、通常時においては、支持段部２７ｅが頭部５０を支持して、シリンダロッド４０が前進（上昇）移動方向の後退方向へ移動を抑制するように保持し、規制部材６０としての略Ｅ字状のリング部材の内周面の突条６０ａが支持ロッド４０の係合部としての段差部５７に係合して、シリンダロッド４０が前進（上昇）移動方向の前進方向へ移動するのを抑制している。このため、走行時等の自動車の振動によってシリンダ２２内でのシリンダロッド４０のがたつきが効果的に防止でき、異音の発生を抑えることができる。また、シリンダ２１内部は、Ｏリング２７で密封されて防水構造とされているため、シリンダ２１内部の空気は外気温の変動によって、膨張、収縮を繰返し、シリンダロッド４０は、前進方向、後退方向に移動しようとするが、前述の通り、シリンダロッド４０の移動が効果的に抑えられて、シリンダ２２内の密封性能の低下を効果的に抑制することができる。さらに、摺動部２４とピストン部４１との間に配設されているＯリング４７のガス漏れ防止効果の低下も的確に抑制することができる。

本発明の一実施形態であるアクチュエータが使用されるフード跳ね上げ装置を搭載させた車両の斜視図である。 実施形態のフード跳ね上げ装置を搭載させた車両の部分拡大平面図である。 実施形態のフード跳ね上げ装置と車両のヒンジ部とを示す前後方向に沿った概略縦断面図であり、図２のIII−III部位に対応する。 実施形態のフード跳ね上げ装置の作動時を示す概略断面図である。 実施形態のアクチュエータの概略縦断面図であり、通常時と作動完了時とを示す。

１０ ： フードパネル
１１ ： ヒンジ部
１６ ： 受け座
２２ ： シリンダ
２３ ： 本体
２４ ： 摺動部
２５ ： 大径部
２６ ： 係止面
２７ ： キャップ
２７ａ： 凹部
２７ｃ： 挿通孔
２７ｅ： 支持段部（保持手段）
２９ ： Ｏリング
３２ ： 下端側部
３３ ： 下端壁部
３４ ： 周壁部
３６ ： 流体（ガス）発生器
４０ ： ピストンロッド
４１ ： ピストン部
４５ ： ロックピン
４９ ： 支持ロッド
５０ ： 頭部
５４ ： ストレート部
Ｇ ： 作動用ガス（燃焼ガス）
Ｒ ： ロック機構
Ｓ ： 変形スペース
Ｕ ： フード跳ね上げ機構

Claims (3)

1. 自動車用安全装置に使用されるピストンシリンダタイプのアクチュエータにおいて、
   前記アクチュエータは、筒状のシリンダと、シリンダ内に配設されたピストン部と、該ピストン部に連結された支持ロッド部から形成され、
   前記シリンダは、円筒状の本体と、シリンダ上端部に挿嵌されて固定されているキャップを備えて構成され、
   前記本体は、ピストン部を摺動させる円筒状の摺動部と摺動部の上方に配置されて、内径寸法を摺動部の内径寸法より大径とした円筒状の大径部から構成され、
   前記キャップは、略円筒状をなし、上下方向に貫通して、ピストン部を挿通させる挿通孔と外周面の上下方向の略中央部に凹部が形成され、
   前記シリンダの本体には、キャップの凹部に対応して凸部が形成されており、
   上記支持ロッド部は、シリンダの軸方向に沿って配置される丸棒状の軸部と、軸部の上端側にねじ込まれて設置され、シリンダの内径寸法より僅かに小さな寸法とした円柱状の頭部とを備えており、
   前記頭部の外周側面にはシール配設部が形成され、シール配設部には前記頭部の外周側面と前記キャップの上端部と前記シリンダの上端部の内周側面に密接してシールするＯリングが設けられていることを特徴とするアクチュエータ
2. 前記シール配設部は前記支持ロッドの頭部の外周側面に設けられた段差部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ
3. 前記支持ロッドの頭部はシール配設部より下方部位がシリンダ中心に向かうテーパー形状をしていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアクチュエータ。

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