JP2014234839A - 弾性収縮体 - Google Patents

Abstract

【課題】耐久性を確保しつつ推力を大きくできる弾性収縮体を提供すること。
【解決手段】管状体２の軸方向の１箇所以上において、円環状の規制部４が管状体２の周方向に亘って配設される。規制部４は、管状体２が径方向に膨張するのに伴って周方向に伸張されるので、管状体２の受圧面積を大きくでき、推力を大きくできる。また、規制部４は、周方向のばね定数が、管状体２の周方向のばね定数より大きく設定されるので、その相対差によって管状体２の径方向の膨張が制限される。その結果、管状体２の周方向の伸びが低減されるので、管状体２の耐疲労性（耐久性）を確保できる。
【選択図】図１

Description

本発明は弾性収縮体に関し、特に耐久性を確保しつつ推力を大きくできる弾性収縮体に関するものである。

弾性体から構成される管状体の両端を閉鎖し、閉鎖された管状体内に流体を注入することで、管状体を径方向に膨張させて管状体の受圧面積（軸線と直交する面積）を拡大させ、軸方向の推力を得る流体注入式アクチュエータ（弾性収縮体）が知られている（特許文献１）。特許文献１に開示される技術では、管状体の外周部にリング状の膨張規制用部材が接着される。膨張規制用部材は管状体の径方向への膨張を制限するための部材であり、金属製や合成樹脂製とされる。膨張規制用部材によって管状体の径方向の膨張量が制限されるので、管状体の耐久性（耐疲労性）を向上させることができる。

特開２００１−３５５６０８号公報

しかしながら上述した従来の技術では、膨張規制用部材によって管状体の径方向の膨張量が制限されるので、管状体の受圧面積の拡大も制限される。そのため、軸方向の推力を大きくすることができないという問題がある。

本発明は上述した問題を解決するためになされたものであり、耐久性を確保しつつ推力を大きくできる弾性収縮体を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段および発明の効果

請求項１記載の弾性収縮体によれば、弾性体により構成される管状体の両端が閉鎖部材によってそれぞれ閉鎖され、閉鎖部材および管状体により形成される空間に流体が供給される。その流体の圧力によって管状体が径方向に膨張されて軸方向に収縮され、軸方向の推力が得られる。

管状体の軸方向の１箇所以上において、円環状の規制部が、管状体の周方向に亘って配設される。規制部は弾性体から構成されるので、管状体が径方向に膨張するのに伴って周方向に伸張される。規制部が周方向に伸張することによって、規制部が周方向に伸張できない場合と比較して、管状体の受圧面積を大きくできる。よって、推力を大きくできる。

また、規制部は、周方向のばね定数が、管状体の周方向のばね定数より大きく設定されるので、ばね定数の相対差の分だけ、規制部によって管状体の径方向の膨張が制限される。その結果、管状体の周方向の伸びを低減できるので、管状体の耐疲労性（耐久性）を確保できる。従って、耐久性を確保しつつ推力を大きくできる効果がある。

請求項２記載の弾性収縮体によれば、複数の繊維により構成される補強材が管状体に埋設されているので、請求項１の効果に加え、耐荷重、耐衝撃性等を向上させることができる効果がある。さらに、補強材は管状体の軸線に沿って埋設されているので、補強材によって管状体の周方向の伸張が妨げられることを防止できる。これにより、補強材によって受圧面積の増大、即ち推力の増大を抑制され難くできる効果がある。

請求項３記載の弾性収縮体によれば、規制部は、管状体と一体にゴム状弾性体から構成される。規制部の径方向の厚さ及び管状体の径方向の厚さの合計は、管状体の径方向の厚さより大きく設定されている。規制部の位置でゴム状弾性体の厚さを大きくできるので、周方向のばね定数を大きくできる。よって、請求項１又は２の効果に加え、規制部の作成を容易化できる効果がある。

請求項４記載の弾性収縮体によれば、規制部は、管状体の軸方向の２箇所以上に設けられる。管状体の端部には閉鎖部材が位置するので、閉鎖部材によって管状体の端部側の径方向の膨張は規制される。一方、規制部間の管状体は、両端に位置する規制部の径方向の膨張に伴い、規制部より大きく径方向に膨張する。従って、仮に、管状体を等分する位置に規制部が配置された場合には、規制部間の管状体の膨張率が、管状体の端部（閉鎖部材）と規制部との間の管状体の膨張率より大きくなる。そのため、端部（閉鎖部材）と規制部との間の管状体が膨張することによって生じる推力は、規制部間の管状体が膨張することによって生じる推力より小さくなる。換言すれば、端部（閉鎖部材）と規制部との間の管状体の膨張は、推力にあまり寄与しない。

これに対し、無負荷のときの管状体の端部（閉鎖部材）とその端部に最も近接する規制部との軸方向の距離は、無負荷のときの規制部間の軸方向の距離より大きく設定される。これにより、管状体を等分する位置に規制部が配置された場合と比較して、端部（閉鎖部材）と規制部との間の管状体の膨張率を大きくできる。これにより、端部（閉鎖部材）と規制部との間の管状体が膨張することによって生じる推力を大きくできる。従って、請求項１から３の効果に加え、規制部間の管状体による推力と合わせて、弾性収縮体の推力を大きくできる効果がある。

本発明の第１実施の形態における弾性収縮体の部分断面図である。 管状体の部分断面図である。 （ａ）は内圧が大気圧と同一のときの弾性収縮体の側面図であり、（ｂ）は内圧が上昇したときの弾性収縮体の側面図である。 （ａ）は内圧が大気圧と同一のときの第２実施の形態における弾性収縮体の側面図であり、（ｂ）は内圧が上昇したときの弾性収縮体の側面図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照して説明する。まず、図１を参照して第１実施の形態について説明する。図１は本発明の第１実施の形態における弾性収縮体１の部分断面図である。図１に示すように、弾性収縮体１は、ゴム状弾性体から管状に形成される管状体２と、管状体２の両端に固着される閉鎖部材５，１２とを備えて構成される。管状体２は、シリコーンゴムやその他の合成ゴム、天然ラテックスゴム等のゴム状弾性体から管状に構成される部材であり、補強材３が管状体２の長手方向に沿って埋設され、規制部４が管状体２の軸方向中央部に配設されている。

図２を参照して管状体２について説明する。図２は管状体２の部分断面図である。補強材３は複数の繊維により構成されており、管状体２の長手方向（軸線Ｏ方向）に沿って管状体２の厚さ方向の略中央に埋設される。補強材３は、管状体２の周方向に略均等に配置され、全体として筒状の繊維群として管状体２に埋設される。

補強材３を構成する繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、ナイロン、ポリアミド系繊維やポリオレフィン系繊維、金属繊維等を適宜選択して用いることができる。また、繊維はフィラメント、ヤーン（スパン・ヤーン及びフィラメント・ヤーン）、ストランドのいずれも用いることができ、さらに、撚りをかけずに収束させた無撚繊維、これらの繊維を複数本撚って作成した繊維を用いることも可能である。繊維の種類にもよるが、二種類以上の種類の異なる繊維を組み合わせても良い。

規制部４は、ゴム状弾性体から円環状に形成される部位であり、本実施の形態では、管状体２を構成するゴム状弾性体と同一種類のゴム状弾性体によって管状体２と一体に形成されている。規制部４は、管状体２の外周部に形成されており、規制部４の径方向の厚さ及び管状体２の径方向の厚さの合計は、管状体２の径方向の厚さより大きく設定されている。この径方向の厚さの相違によって、規制部４（及び管状体２）の周方向のばね定数は、管状体２の周方向のばね定数より大きく設定されている。

ここで、管状体２の製造方法について説明する。管状体２の成形型（図示せず）内に、成形型の軸線に沿って軸線の周りに補強材３（金属繊維）を筒状に配置する。次に、ゴム状弾性材により管状体２及び規制部４を加硫成形すると同時に補強材３を加硫接着して、ゴム状弾性体に補強材３を埋設する。成形されたゴム状弾性体を成形型から取り出した後、所定の長さに切断する。これにより、補強材３が埋設されると共に規制部４が一体に形成された管状体２を得ることができる。

以上のように、規制部４は管状体２に一体に加硫形成されるので、管状体２に規制部４を設ける作業の作業性を向上できる。仮に、補強材３が埋設された管状体２を製造した後、その管状体２の外周部に規制部４を設ける場合には、管状体２の外周部に規制部４を固着するという作業が必要となる。本実施の形態によれば、その作業を省略できるので、弾性収縮体１の製造コストを削減できる。また、本実施の形態によれば、管状体２を加硫成形すると同時に補強材３（金属繊維）を加硫接着するので、加硫成形を要しないシリコーンゴム等のゴム状弾性体に補強材３を接着する場合と比較して、生産性を向上できる。

図１に戻って説明する。管状体２の両端に閉鎖部材５，１２が固着される。閉鎖部材５，１２は、管状体２の両端を閉鎖するための部材である。閉鎖部材５は、管状体２の端部に圧入されるパイプ状の嵌挿部６と、嵌挿部６の端部に形成され管状体２の端部に当接するフランジ７と、嵌挿部６及びフランジ７に貫通形成されると共に管状体２の内部と連通する孔部５ａを閉鎖するための部材端部８とを備えている。かしめ部９は、嵌挿部６が嵌挿された管状体２の外周側に位置する。かしめ部９が縮径されることにより、かしめ部９及び嵌挿部６により管状体２が挟圧され、管状体２が封止される。

閉鎖部材５は、孔部５ａと連通する流体圧供給管１０が部材端部８に固着され、流体圧供給管１０は、流体圧供給装置１１に接続される。流体圧供給装置１１は、電磁弁（図示せず）により流体圧供給管１０に加圧流体（圧縮空気）を供給するか又は流体圧供給管１０を大気開放するかを切り換え可能に構成されている。なお、閉鎖部材１２は、流体圧供給管１０が設けられていない以外は閉鎖部材５と同一に構成されており、管状体２の一端を閉鎖する。

次に図３を参照して、弾性収縮体１の動作について説明する。図３（ａ）は内圧が大気圧と同一のときの弾性収縮体１の側面図であり、図３（ｂ）は内圧が上昇したときの弾性収縮体１の側面図である。

図３（ａ）に示すように、弾性収縮体１は、閉鎖部材５，１２が固着された管状体２の端部と規制部４との間の軸方向長さ（自然長）がＬｏに設定され、内圧がかかっておらず軸方向の外力（引張力）も作用していないときの管状体２の内径がφｏに設定される。弾性収縮体１は、流体圧供給装置１１（図１参照）により管状体２の内部に加圧流体を供給することによって、図３（ｂ）に示すように、管状体２を径方向に膨張させ、軸方向に収縮させることができる。管状体２を径方向に膨張させた状態から、流体圧供給装置１１により管状体２の内部を大気開放することによって、図３（ａ）に示すように、管状体２は元の状態に復元される。

補強材３（図２参照）は管状体２の軸線Ｏに沿って埋設されているので、管状体２の内圧を上昇させると、補強材３間の距離が広がることによって管状体２が径方向に膨張される。補強材３は管状体２の軸方向に沿って埋設されており、繊維の配向に異方性を有している。そのため、管状体２に対する補強材３による周方向の拘束力は、軸方向の拘束力と比較して圧倒的に小さい。従って、管状体２を径方向に膨張させ易くできるので、軸方向の収縮率を確保できる。

弾性収縮体１に圧縮空気を注入して管状体２の内圧を大きくすると、径方向に管状体２が膨張することで、軸方向に収縮し推力が発生する。弾性収縮体１の推力は、受圧面積（軸線Ｏと直交する面積）の関係により管状体２が収縮すればするほど大きくなるが、推力が大きくなると、逆に管状体２が元に戻ろうとする復元力も大きくなる。その結果、推力と復元力とが釣り合う位置で管状体２の収縮が停止する。

ここで、規制部４は、円環状のゴム状弾性体から構成され、管状体２の周方向に亘って配設されているので、管状体２が径方向に膨張するのに伴って周方向に伸張される。これにより、弾性収縮体１が最大に収縮したときには、図３（ｂ）に示すように、管状体２は、規制部４の位置で内径φｏから内径φｆに膨張し、規制部４と閉鎖部材５，１２との間では内径φｏから内径φｍに膨張する。管状体２は、内径φｆ，φｍに膨張したところで推力と復元力とが釣り合うものとする。このときの内径φｆ，φｍを最大径という。

弾性収縮体１は規制部４が周方向に伸張するので、規制部４が周方向に伸張しない場合と比較して、管状体２の受圧面積を大きくできる。軸方向の推力は受圧面積の大きさに依存するので、本実施の形態によれば、規制部４が周方向に伸張できない場合と比較して、推力を大きくできる。

なお、補強材３は管状体２に対する周方向の拘束力が小さいので、補強材３間の伸び量が大きくなるにつれ、弾性収縮体１の耐疲労性が低下してしまう。これを防止するため、規制部４は、周方向のばね定数が、管状体４の周方向のばね定数より大きく設定される。ばね定数の相対差があるので、規制部４によって管状体２の径方向の膨張が制限され、規制部４の位置の管状体２の内径φｆを、規制部４と閉鎖部材５，１２との間の管状体２の内径φｍより小さくできる（φｍ＞φｆ）。

これにより、管状体２の軸方向の１箇所以上（本実施の形態では管状体２の軸方向の中央部）に節となる部分が形成される（図３（ｂ）参照）。節（規制部４）によって管状体２の軸方向の長さが二分されるので、節（規制部４）が設けられていないときに膨張する管状体ｅ（図３（ｂ）参照）と比較して、膨張する管状体２の最大径を小さくできる。そのため、補強材３間のゴム状弾性体の周方向の伸びの最大値を小さくすることができるので、弾性収縮体１の耐疲労性（耐久性）を確保できる。

また、補強材３（図２参照）は、円環状に形成される規制部４に対して管状体２の軸線Ｏ側に埋設されるので、補強材３が埋設された管状体２が径方向に膨張するときに、補強材３間のゴム状弾性体の周方向の伸びを規制部４に拘束させることができる。また、補強材３と規制部４との間に位置するゴム状弾性体に径方向の圧縮力を作用させることができるので、弾性収縮体１の耐疲労性（耐久性）を確保できる。

これに対し、規制部４が補強材３の内周側に配置される場合には、補強材３が埋設された管状体２が径方向に膨張するときに、補強材３と規制部４との間に位置するゴム状弾性体に径方向の引張力が作用する。そのため、補強材３と規制部４との距離が広がるようにゴム状弾性体が膨張する。その結果、補強材３間のゴム状弾性体の周方向の伸びが規制部４に拘束され難くなるので、弾性収縮体１の耐疲労性を確保できなくなる。本実施の形態によれば、この問題を上述したように解決できる。

次に図４を参照して、第２実施の形態について説明する。第１実施の形態では、管状体２の軸方向の中央部の１箇所に規制部４が配置される弾性収縮体１について説明した。これに対し第２実施の形態では、管状体２２の軸方向の２箇所に規制部２４が配置される弾性収縮体２１について説明する。なお、第１実施の形態で説明した部分と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図４（ａ）は内圧が大気圧と同一のときの第２実施の形態における弾性収縮体２１の側面図であり、図４（ｂ）は内圧が上昇したときの弾性収縮体２１の側面図である。

図４（ａ）に示すように弾性収縮体２１は、管状体２の軸方向の２箇所に円環状の規制部２４が配設される。なお、管状体２２は、軸線に沿って補強材（図示せず）が埋設されている。弾性収縮体２１は、内圧がかかっていないときの管状体２１（自然長）において（図４（ａ）参照）、規制部２４（図４（ａ）右側）と閉鎖部材５との距離、規制部２４（図４（ａ）左側）と閉鎖部材１２との距離がいずれもＬ１に設定され、規制部２４間の距離がＬ２に設定される。距離Ｌ１は距離Ｌ２より大きい値に設定されている（Ｌ１＞Ｌ２）。

管状体２２の端部には閉鎖部材５，１２が位置するので、弾性収縮体２１の内圧を上昇させたときには、閉鎖部材５，１２によって管状体２２の端部側（距離Ｌ１の部分）の径方向の膨張は規制される。管状体２２の端部側（距離Ｌ１の部分）の最大径を内径φｒとする。一方、規制部２４間の管状体２２（距離Ｌ２の部分）は、両端に位置する規制部２４の径方向の膨張に伴い、規制部２４より大きく径方向に膨張する。規制部２４の位置の管状体２２の最大径を内径φｆとし、規制部２４間の管状体２２の最大径を内径φｎとすると、φｎ＞φｆとなる。

仮に、管状体２２を等分する位置に規制部２４が配置された場合には、規制部２４間の管状体２２の径方向の膨張率（φｎ／φｏ）が、端部（閉鎖部材５，１２）と規制部２４との間の管状体２２の径方向の膨張率（φｒ／φｏ）より大きくなる。そのため、端部（閉鎖部材５，１２）と規制部２４との間の管状体２２（内径φｒの部分）によって生じる軸方向の推力は、規制部２４間の管状体２２（内径φｎの部分）によって生じる推力より小さい。即ち、端部（閉鎖部材５，１２）と規制部２４との間の管状体２２（内径φｒの部分）の膨張は、弾性収縮体２１の推力にあまり寄与しない。

これに対し本実施の形態では、内圧がかかっていないときの管状体２１（自然長）において（図４（ａ）参照）、規制部２４と閉鎖部材５，１２との距離Ｌ１が、規制部２４間の距離Ｌ２より大きい値に設定されているので、管状体２２を等分する位置に規制部２４が配置された場合と比較して、距離Ｌ１が大きい分だけ、端部（閉鎖部材５，１２）と規制部２４との間の管状体２２の膨張率（φｒ／φｏ）を大きくできる。これにより、端部（閉鎖部材５，１２）と規制部２４との間の管状体２２（距離Ｌ１の部分）が膨張することによって生じる推力を大きくできる。従って、耐疲労性を確保しつつ、規制部２４間の管状体２２（距離Ｌ２の部分）による推力と合わせて、弾性収縮体２１の推力を大きくできる。

特に本実施の形態によれば、内径φｒと内径φｎとが等しくなるように、規制部２４と閉鎖部材５，１２との距離Ｌ１及び規制部２４間の距離Ｌ２が調整されている。これにより、端部（閉鎖部材５，１２）と規制部２４との間の管状体２２（距離Ｌ１の部分）の受圧面積と、規制部２４間の管状体２２（距離Ｌ２の部分）の受圧面積とを同一にできる。その結果、規制部２４で３つの領域に区画された管状体２２をバランス良く膨張収縮させることができ、弾性収縮体２１の推力を最大にすることができる。

以下、実験例により本発明を具体的に説明する。本実施例では、まず、伸張不能に形成された規制部を備える弾性収縮体について実験し（実験例１〜５）、次いで、伸張可能に形成された規制部を備える弾性収縮体について実験した（実験例６，７）。なお、本発明はこれらの実験例に限定されるものではない。

（実験例１）
まず、ゴム状弾性材を加硫成形して、軸線Ｏに沿って補強材３が埋設された管状体２を得た。次いで、管状体２の軸方向の中央部の１箇所に節が形成されるように、円環状の規制部（リング部材）を管状体２の外周部に接着した。補強材３は金属繊維により構成し、管状体２の内径φｏは２０ｍｍとした。また、規制部（リング部材）は金属製とし、伸張不能に構成されている。

得られた管状体２の両端に閉鎖部材５，１２を固着し、管状体２の両端を閉鎖して実験例１における弾性収縮体を得た。実験例１における弾性収縮体は、閉鎖部材５，１２が固着された管状体２の端部と規制部との間の軸方向長さ（自然長）Ｌｏを内径φｏで除した比率Ｌｏ／φｏが１．００に設定されている。

（実験例２）
比率Ｌｏ／φｏを１．２５（内径φｏ＝２０ｍｍ）に設定した以外は実験例１と同様にして、実験例２における弾性収縮体を得た。

（実験例３）
比率Ｌｏ／φｏを１．７５（内径φｏ＝２０ｍｍ）に設定した以外は実験例１と同様にして、実験例３における弾性収縮体を得た。

（実験例４）
比率Ｌｏ／φｏを２．００（内径φｏ＝２０ｍｍ）に設定した以外は実験例１と同様にして、実験例４における弾性収縮体を得た。

（実験例５）
比率Ｌｏ／φｏを２．２５（内径φｏ＝２０ｍｍ）に設定した以外は実験例１と同様にして、実験例５における弾性収縮体を得た。

（比較例）
管状体の外周部に規制部（リング部材）を接着することを省略して、管状体に節が形成されないようにした以外は実験例１と同様にして、比較例における弾性収縮体（内径φｏ＝２０ｍｍ）を得た。なお、管状体の軸方向長さＬｏ（閉鎖部材５，１２間の軸方向長さ（自然長））は６０ｍｍである。

（弾性収縮体の動作試験）
弾性収縮体に圧縮空気を注入して軸方向の推力を発生させ、管状体が元に戻ろうとする復元力と推力とを釣り合わせて、復元力と推力とが釣り合う位置で管状体の収縮を停止させる。この操作を行うと管状体に径方向のクリープ変形が生じるので、この操作を３回繰返し、３回目の操作のときの弾性収縮体の収縮率を最大収縮率とした。収縮が停止したときの管状体の端部と節（規制材）との間の軸方向長さをＬとすると、最大収縮率（％）は（Ｌｏ−Ｌ）／Ｌｏ×１００で表すことができる。このようにして、実験例１〜５及び比較例の弾性収縮体の最大収縮率を測定した。

最大収縮率が大きくなるにつれ、推力と復元力とが釣り合って収縮が停止したとき（収縮が最大となるとき）の管状体（ゴム状弾性体）の周方向の伸びは大きくなるので、耐疲労性は低下する。そこで、まず、弾性収縮体の収縮が最大となるときの実験例２における弾性収縮体の管状体の周方向の最大伸びと、実験例１，３〜５及び比較例における弾性収縮体の管状体の周方向の最大伸びとの比率を算出した。次に、その結果を基に、実験例２における弾性収縮体の耐疲労性を１００としたときの実験例１，３〜５及び比較例における弾性収縮体の耐疲労性を算出した。

表１に、実験例１〜５及び比較例における弾性収縮体の比率Ｌｏ／φｏ、最大収縮率（％）及び耐疲労性、収縮性能および耐疲労性の評価、並びに総合評価を記載した。表１に記載した収縮性能の評価基準は、２５％以上：○、２０％以上２５％未満：△、２０％未満：×である。耐疲労性の評価基準は、５０以上：○、２０以上５０未満：△、２０未満：×である。総合評価の欄には、収縮性能および耐疲労性の評価のうち低い方の評価を記載した。

表１に示すように、実験例２〜５における弾性収縮体は、収縮性能および耐疲労性の総合評価が△又は○であることから、収縮性能と耐疲労性とを両立できる（比較例に対して収縮性能および耐疲労性の両立性を改善できる）ことが明らである。即ち、比率Ｌｏ／φｏが大きくなるにつれ、弾性収縮体の最大収縮率を大きくできるが、径方向の膨張量が大きくなるので、耐疲労性は低下する。一方、比率Ｌｏ／φｏが小さくなるにつれ、径方向の膨張量を小さくできるので耐疲労性は向上するが、最大収縮率は小さくなる。比率Ｌｏ／φｏを１．２〜２．３好ましくは１．７〜２．０に設定することにより、最大収縮率と耐疲労性とをバランス良く両立できることが確認された。

特に、比率Ｌｏ／φｏを１．７５〜２．００に設定することにより（実験例３及び４）、最大収縮率を２５％以上にすることができるので、ストロークの大きな弾性収縮体が得られることが確認された。なお、この関係は、内径φｏが２０ｍｍ以外（例えば１０ｍｍ及び４０ｍｍ）の管状体を用いた弾性収縮体においても成立することが確認された。

（実験例６）
これまでの実験で、実験例２〜５における弾性収縮体は収縮性能と耐疲労性とを両立できることが確認された。そこで、これらの弾性収縮体について、伸縮可能に構成された規制部を採用した場合の推力を検討した。

伸縮不能な金属製のリング部材で構成された規制部を、ゴム状弾性体から構成される規制部（伸縮可能なリング部材）に代えた以外は実験例２と同様にして、実験例６における弾性収縮体を得た。この規制部が採用された実験例６における弾性収縮体は、最大収縮時の管状体の内径φｍ（図３（ｂ）参照）を、内圧がかかっていないときの初期の管状体の内径φｏで除した比率φｍ／φｏが、２．２４に設定されている。

一方、実験例２における弾性収縮体は、初期に対する最大収縮時の比率φｍ／φｏが１．７１であることが測定された。また、最大収縮時の実験例２における弾性収縮体の推力を１００とすれば、最大収縮時の実験例６における弾性収縮体の推力は１１１であることが確認された。

（実験例７）
伸縮不能な金属製のリング部材で構成された規制部を、ゴム状弾性体から構成される規制部（伸縮可能なリング部材）に代えた以外は実験例４と同様にして、実験例７における弾性収縮体を得た。実験例７における弾性収縮体は、最大収縮時の比率φｍ／φｏが２．９７に設定されている。

一方、実験例４における弾性収縮体は、初期に対する最大収縮時の比率φｍ／φｏが２．２７であることが測定された。また、最大収縮時の実験例２における弾性収縮体の推力を１００とすれば、最大収縮時の実験例４における弾性収縮体の推力は１６４であり、最大収縮時の実験例７における弾性収縮体の推力は１７９であることが確認された。

（耐久性試験）
次に、実験例６及び７における弾性収縮体、並びに比較例における弾性収縮体について室温下で耐久性試験を実施した。耐久性試験は、各弾性収縮体の最大収縮率となるまで各弾性収縮体に圧縮空気を注入して加圧した後、加圧された各弾性収縮体内を大気開放し、その後、再び加圧することを繰り返す試験である。この耐久性試験において、比較例における弾性収縮体は、加圧−大気開放の繰り返し数が１万回で破壊された。

これに対し、実験例６及び７における弾性収縮体は、加圧−大気開放の繰り返し数が１０万回を超えても破壊されなかった。この試験から、実験例６及び７における弾性収縮体によれば、管状体に伸縮可能な節（規制部）を設けることにより管状体を構成するゴム状弾性体の周方向の伸びを小さくできるので、弾性収縮体の耐疲労性を向上できることが明らかとなった。さらに、受圧面積を大きくできるので、推力を大きくできることが明らかとなった。即ち、耐疲労性（耐久性）を確保しつつ推力を大きくできることが明らかとなった。

以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、上記実施の形態で挙げた数値や形状（例えば各構成の数量や寸法、形状等）は一例であり、他の数値や形状を採用することは当然可能である。また、補強材３を構成する繊維の量を増減することは当然可能である。

上記各実施の形態では、管状体２，２２が加硫成形され、金属繊維により構成される補強材３が管状体２，２２に加硫接着される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。ナイロン等の他の繊維を用いて、管状体２，２２に加硫接着することは当然可能であり、加硫成形を要しないシリコーンゴム等のゴム状弾性体から管状体２，２２を構成することも当然可能である。また、補強材３，２３及び規制部４，２４は金属繊維に限られるものではなく、ガラス繊維や炭素繊維、合成樹脂製繊維等の各種繊維を採用することは当然可能である。

上記各実施の形態では、弾性収縮体１，１２は流体圧供給装置１１から圧縮空気が供給される場合について説明した。しかし、空気等の圧縮性流体が供給される弾性収縮体１，２１に限定するものではなく、弾性収縮体１，２１に水や油等の非圧縮性流体が供給されるようにすることは当然可能である。

上記第１実施の形態では管状体２に節が１箇所に形成され、上記第２実施の形態では管状体２２に節が２箇所に形成される場合について説明した。しかし、節の数はこれらに限定されるものではなく、規制部４，２４が配置される箇所を増やすことによって、管状体に３つ以上の節が形成されるようにすることは当然可能である。

なお、管状体に３つ以上の節が形成される場合には、初期状態（管状体に内圧がかかっていない状態）における節間の管状体の軸方向の距離（以下「節間距離」と称す）が同一となるように設定される。これにより、節間の管状体の最大径を同一にできるので、節間の管状体で得られる推力をバランス良くできる。

上記各実施の形態では、規制部４，２４が管状体２，２２と一体に形成されることで、規制部４，２４が管状体２，２２の外周部に配置される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、規制部４，２４が管状体２，２２の内周部に配置されるように、規制部４，２４を管状体２，２２と一体に形成することは当然可能である。規制部４，２４が管状体２，２２の内周部に配置されることで、管状体２，２２の外周部を滑らかにすることができる。

また、上記各実施の形態では、規制部４，２４が管状体２，２２と一体に成形される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、管状体２，２２と別部材の規制部４，２４を用意し、管状体２，２２を成形した後、管状体２，２２の外周部に規制部４，２４を接着等によって固着することは当然可能である。

上記実施の形態では説明を省略したが、複数の弾性収縮体１，２１を用いて、弾性収縮体１，２１の両端に設けられた閉鎖部材５，１２同士を軸方向に連結することは当然可能である。閉鎖部材５，１２同士を軸方向に連結する場合には、軸方向に貫通する貫通孔を閉鎖部材５，１２に形成し、その貫通孔を介して、複数の弾性収縮体１，２１を連通させるようにすることは当然可能である。

１，２１ 弾性収縮体
２，２２ 管状体
３ 補強材
４，２４ 規制部
５，１２ 閉鎖部材
Ｏ 軸線

Claims (4)

1. 弾性体から構成される管状体と、前記管状体の軸方向の１箇所以上において前記管状体の周方向に亘って配設される円環状の規制部と、前記管状体の両端をそれぞれ閉鎖する閉鎖部材とを備え、前記閉鎖部材および前記管状体により形成される空間に供給される流体の圧力によって前記管状体を径方向に膨張させて軸方向に収縮させる弾性収縮体において、
   前記規制部は弾性体から構成されると共に、周方向のばね定数が、前記管状体の周方向のばね定数より大きく設定されていることを特徴とする弾性収縮体。
2. 複数の繊維により構成されると共に前記管状体の軸線に沿って埋設される補強材を備えていることを特徴とする請求項１記載の弾性収縮体。
3. 前記規制部は、前記管状体と一体にゴム状弾性体から構成され、前記規制部の径方向の厚さ及び前記管状体の径方向の厚さの合計は、前記管状体の径方向の厚さより大きく設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の弾性収縮体。
4. 前記規制部は、前記管状体の軸方向の２箇所以上に設けられ、
   無負荷のときの前記管状体の端部とその端部に最も近接する前記規制部との軸方向の距離は、無負荷のときの前記規制部間の軸方向の距離より大きく設定されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の弾性収縮体。

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