JP4941401B2 - アクチュエータ - Google Patents

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、車両に搭載される自動車用安全装置のアクチュエータとしては、フードパネルの塑性変形時のエネルギー吸収を利用して、フードパネル自体で歩行者を受け止めることができるように、フードパネルの後端側を上昇させるものがあった（例えば、特許文献１参照）。

このアクチュエータは、迅速に作動できるように、ガス発生器の作動時に発生するガスを駆動源とするピストンシリンダタイプとして構成されて、ガス発生器の作動により発生する作動用流体としてのガスをシリンダ内に充填させ、シリンダ内に収納したピストンロッドを上昇させて、ピストンロッドの上端側に支持させたフードパネルを上昇させるように構成されていた。なお、ピストンロッドは、ピストンとピストンから延びてフードパネルを支持可能な支持ロッドとを一体化したような構造としていた。さらに、このアクチュエータには、シリンダ内にガス発生器からのガスを充填させてフードパネルを上昇させた後にフードパネルを下降させないように、上昇したピストンロッドのシリンダに対する下降移動を規制するロック機構が、内蔵されていた。

このロック機構は、シリンダの内周面側の周方向に沿って設けられた収納溝に、円形断面の線材からなって縮径方向に弾性変形するＣリングを配設させ、ピストンロッドの外周面側を、シリンダの略全長にわたる内周面に対して、摺動可能とし、そして、ピストンロッドの外周面におけるロックさせたい位置に、Ｃリングを嵌合させる嵌合溝を配設させる構造としていた。このロック機構では、アクチュエータの作動時、ピストンロッドが上昇して、シリンダの収納溝の部位に嵌合溝の部位が配置されれば、Ｃリングが、縮径されて嵌合溝に侵入して、シリンダ内周面側の収納溝とピストンロッドの嵌合溝との両者を跨ぐように介在され、ピストンロッドの下降移動を規制していた。
特開２００４−３３０９１２号公報

しかし、従来のアクチュエータでは、ロック機構の作動時、Ｃリングを間にして対向する収納溝側と嵌合溝側の面が、ともに、ピストンロッドの軸方向と直交する方向の面でなく、上方に外開きとなるように相互に平行なテーパ面としていた。そのため、ロック時のＣリングが、テーパ面相互の間で、シリンダの半径方向外方に拡径する挙動をすれば、シリンダ側の収納溝の下面側が上向きに拡径可能に形成されており、Ｃリングの拡径状態を規制し難く、Ｃリングが、ピストンロッドの嵌合溝内から飛び出して、簡単に、ロック状態を解除してしまう虞れが生じ、改善の余地があった。

特に、アクチュエータとして、作動後のシリンダから突出しているピストンロッドを、シリンダから突出させ、かつ、受止材の保護対象物の受け止め時に、保護対象物の運動エネルギーを吸収可能に、曲げ塑性変形させるように構成する場合、ピストンロッドには、軸方向に沿った圧縮応力が作用するとともに、軸直交方向に沿った曲げ応力が組み合わされて作用し、その際、ピストンロッドのシリンダ内を摺動する部位には、摺動用の微小な隙間も存在して、ピストンロッドがシリンダ内でその軸直交方向に傾く動作も加わって、何ら、手段を講じなければ、一層、ロック時にＣリングが移動する虞れが生じ易く、その結果、上記のロック状態の解除を助長してしまう。

さらに、曲げ塑性変形時の保護対象物の運動エネルギーの吸収量を調整するため、ピストンロッドの曲げ剛性を調整するように、ロッドの外径寸法を変更する場合、従来のアクチュエータでは、ピストンロッドの略全長にわたる外周面を、Ｃリングを介在させて、シリンダの内周面に摺動させる構造としているため、ピストンロッドだけの変更に止まらず、シリンダの内径も変更する必要が生じ、容易に対処できなかった。

本発明は、上述の課題を解決するものであり、作動後のピストンロッドの後退移動を安定して規制でき、かつ、受止材を支持するピストンロッドの曲げ剛性の変更時に容易に対処可能なアクチュエータを提供することを目的とする。

本発明に係るアクチュエータは、自動車用安全装置に使用されて、
作動時、シリンダ内のピストン部とピストン部に連結されてシリンダ外へ突出する支持ロッド部とを有したピストンロッドを、前進移動させる構成とするとともに、
前進移動したピストンロッドの後退移動を規制するロック機構を備えて構成され、
シリンダから突出した支持ロッド部が、保護対象物を受け止めるための受止材を支持する構成としたアクチュエータであって、
支持ロッド部が、前進移動後における受止材の保護対象物の受け止め時、保護対象物の運動エネルギーを吸収可能に、曲げ塑性変形可能に配設され、
シリンダが、
前進移動するピストン部を摺動させる本体部と、
受止材側となる先端側に配設されて、支持ロッド部を挿通させ、かつ、ピストン部を挿通不能とする挿通孔を有した先端壁部と、
を備えて構成され、
ロック機構が、
復元時に拡径する構成として、ピストン部の外周面の周方向に沿って形成される収納溝に、縮径させて収納され、円形断面の弾性変形可能な線材からなる円環状の係止リングと、
シリンダの本体部における先端壁部近傍で、かつ、ピストンロッドの前進移動後の係止リング付近に、配置されて、係止リングの後退移動を規制可能に、本体部の内周面より拡径して凹む係止段部と、
を備えて構成され、
係止段部が、本体部の軸方向と直交する面として、係止リングの後退移動の規制時に、係止リングの後退移動側の部位に当接する係止規制面と、係止規制面の外周縁から本体部の軸方向に沿ってピストンロッドの前進移動側に延びて、係止リングの後退移動の規制時に、拡径した係止リングの外周面に当接する外周規制面と、
を備えるとともに、
係止規制面が、本体部の内周面から外周規制面までの本体部の軸直交方向に沿う幅寸法を、拡径して外周面を外周規制面に当接させた状態の係止リングの内周側部位を本体部の内周面より本体部の軸心側に突出させる寸法として、配設され、
ピストン部の収納溝が、係止リングを収納した状態でピストンロッドの前進移動を可能にする凹み形状に形成されるとともに、ピストンロッドの前進移動側の側面に、前進移動側に向けて外開きのテーパ状とするテーパ規制面を形成して、構成され、
テーパ規制面が、ピストンロッドの前進移動後の拡径した状態で、かつ、係止段部の係止規制面と外周規制面とに当接させた状態の係止リングの内周側部位における前進移動側の内側面に、当接し、係止段部に規制された係止リングを利用して、ピストンロッドの後退移動を規制可能に、構成されていることを特徴とする。

本発明に係るアクチュエータでは、作動時、ピストンロッドが前進移動して、ピストン部の収納溝がシリンダの係止段部の位置に配置されれば、収納溝に収納されていた係止リングが、係止段部に侵入し、係止リングの外周面を係止段部の外周規制面に当接させ、かつ、係止リングの内周側部位を本体部の内周面より本体部の軸心側に突出させた状態で、係止段部の係止規制面上で拡径することとなる。そのため、ピストンロッドが前進移動後に後退移動しようとしても、収納溝の側面側において、前進移動側に向けて外開きのテーパ状とするテーパ規制面が、シリンダの本体部の内周面より本体部の軸心側に突出させた状態の係止リングの内周側部位における前進移動側の内側面に、当接し、係止段部に規制された係止リングを利用して、ピストンロッドの後退移動が規制される。

この時、係止リングは、ピストン部の収納溝に縮径されていた状態から復元するように拡径されて、後退移動側の面を係止段部の係止規制面に当接させ、かつ、外周面を係止段部の外周規制面に当接させて、後退移動と拡径移動とを規制されるように、係止段部に固定されて、そして、係止リングの内周側部位を、シリンダの本体部の内周面側における本体部の軸心側に突出させた状態としている。換言すれば、この状態の係止リングは、シリンダの係止段部の部位に、本体部の内周側に突出してシリンダのピストン部の収納溝を係止する係止縁を形成する状態となる。そして、係止リングからなるこの係止縁は、係止リングを形成する線材が断面を円形としており、係止状態の線材の部位が、円形断面の中心付近を中心として回転するように捩じれても、本体部の内周側に突出量を小さくさせるように変化させないことから、収納溝がピストン部とともに前進移動し、再度、係止縁に干渉しても、安定して、収納溝のテーパ規制面を当接させて、ピストンロッドのピストン部を係止し、そして、ピストンロッドの後退移動を規制するように、ロックすることができる。

さらに、本発明に係るアクチュエータでは、ピストンロッドの後退移動が規制されて、受止材が保護対象物を受け止める際、適宜、ピストンロッドにおけるシリンダから突出した支持ロッド部が、曲げ塑性変形して、保護対象物の運動エネルギーを吸収することとなる。

そして、本発明に係るアクチュエータでは、曲げ剛性を変えるように支持ロッド部の外径寸法を変えても、シリンダ側の先端壁部における支持ロッド部の挿通孔の内径寸法を調整する必要は生ずるものの、収納溝を含めたピストン部、係止リング、及び、シリンダ側の係止段部の構成は、変更せずに、共用することができて、容易に対処することができる。

したがって、本発明に係るアクチュエータは、作動後のピストンロッドの後退移動を安定して規制できるとともに、受止材を支持するピストンロッドの曲げ剛性の変更時に容易に対処することができる。

また、本発明に係るアクチュエータでは、係止リングが、円形断面の線材から形成されており、アクチュエータの作動時における収納溝内に収納された係止リングが、シリンダの本体部の内周面を摺動しても、係止リングの外周面における周方向に沿った線状の細い部位が、本体部の内周面に線接触するだけであり、摩擦抵抗を抑えて、円滑に、ピストンロッドは、シリンダ内を前進移動することができる。

そして、係止段部の係止規制面は、本体部の内周面から外周規制面までの本体部の軸直交方向に沿う幅寸法を、係止リングを形成する線材の半径寸法以上として、配設することが望ましい。勿論、この場合の係止規制面の幅寸法の上限は、係止リングを形成する線材の直径未満で、拡径して外周面を外周規制面に当接させた状態の係止リングの内周側部位を本体部の内周面より本体部の軸心側に突出させる寸法である。

このような構成では、作動時におけるピストンロッドが前進移動し、係止リングが拡径して収納溝から係止段部に侵入すれば、係止リングの外周面が係止段部の外周規制面に当接し、かつ、係止リングの後退移動を規制するように、係止リングの後退移動側の面が、係止段部の係止規制面に当接する。そしてその際、係止リングの後退移動側の面における係止段部の係止規制面に当接する部位が、後退移動側の頂部を、本体部の内周面側の縁近傍の係止規制面自体の領域に、当接させる状態を確保できる。すなわち、係止リングを形成する断面円形の線材における後退移動側の頂部が、後退移動方向と直交するように対向する係止規制面に当接して、係止リングの後退移動が規制されるため、ピストンロッドに作用する圧縮応力が高くとも、係止リングを介在させて、係止段部の係止規制面が、円滑にピストンロッドを受け止めることできる。さらに、拡径した係止リングが外周面を係止段部の外周規制面に当接させれば、係止リングを形成する線材の断面中心は、シリンダの本体部の軸直交方向に沿って、本体部の内周面から係止規制面のエリアに配置されるため、係止リングが、テーパ規制面と干渉して、収納溝側の収納位置（作動前の初期収納位置）に戻ろうとしても、その移動方向の後退移動側には、係止規制面が、係止リングを形成する断面円形の線材における後退移動側の頂部を、移動させることなく正対して規制するため、収納溝内への収納位置へ復帰するような係止リングの挙動が、確実に防止されることとなる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明すると、実施形態のアクチュエータ２１が使用される自動車用安全装置は、フード跳ね上げ装置（以下「跳ね上げ装置」と省略する）Ｕであり、この跳ね上げ装置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５０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、本明細書では、特に断らない限り、前後と上下の方向は、それぞれ、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。

また、実施形態の場合、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ガス発生器４３（図５参照）を作動させるように、構成されている。

さらに、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、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、曲げ塑性変形時の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２，３参照）。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５０の先端（上端）５０ａ（支持ロッド部６０の頭部６１）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５０の上端５０ａの受け座１６となって、受け座１６の下面が、上端５０ａの受面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５０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の前端１０ｆ側には、通常閉塞用として、前端１０ｆに配置された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が配設されており、フードパネル１０の後端１０ｃの上昇時でも、フードパネル１０の前端１０ｆは、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、実施形態の場合、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６０の頭部６１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。

実施形態のアクチュエータ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４３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５０と、前進移動後（上昇移動後）のピストンロッド５０の後退移動（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、係止リング７１と、ピストンロッド５０のピストン部５１に設けられて係止リング７１を収納する収納溝５３と、シリンダ２２の内周面２４ａに設けられて係止リング７１の一部を侵入させて係止する係止段部２６と、を備えて構成されている。

シリンダ２２は、図５に示すように、上端側の先端壁部３１と下端側の元部端壁部３８との間に、ピストンロッド５０のピストン部５１を摺動させる円筒状の本体部２３を配設させて構成されている。なお、シリンダ２２は、本体部２３を構成する鋼製のパイプ材２９の上下にキャップ３０，３７を結合させて構成されており、先端壁部３１は、パイプ材２９の上端側外周面に設けられた雄ねじ２９ａに螺合して結合されたキャップ３０に配設され、元部端壁部３８は、パイプ材２９の下端側外周面に設けられた雌ねじ２９ｂに螺合して結合されたキャップ３７に配設されている。

本体部２３は、ピストン部５１の外形形状に対応した円形の開口とした摺動孔２４を、上下方向に貫通させており、アクチュエータ２１の作動時、ピストン部５１が摺動孔２４の内周面２４ａを摺動して、上昇（前進移動）することとなる。

そして、シリンダ２２には、本体部２３における先端壁部３１近傍に、ピストン部５１を摺動させる本体部２３の内周面２４ａより拡径して凹む係止段部２６が形成されている。この係止段部２６は、ロック機構Ｒを構成するもので、ピストンロッド５０の上昇後（前進移動後）の後述する係止リング７１付近に、配置されて、係止リング７１の後退移動（下降）を規制する部位であり、係止規制面２７と外周規制面２８とを備えて構成されている。

係止規制面２７は、図６〜８に示すように、本体部２３の軸方向ＣＤと直交する面として、係止リング７１の下降（後退移動）の規制時に、係止リング７１の後退移動側の部位（後退側の面・後退側面）７３に当接するように、配設されている。外周規制面２８は、係止規制面２７の外周縁から本体部２３の軸方向ＣＤに沿ってピストンロッド５０の前進移動側（上方）に延びて、係止リング７１の後退移動の規制時に、拡径した係止リング７１の外周面７２に当接するように、配設されている。

また、係止規制面２７は、図７に示すように、本体部２３の内周面２４ａから外周規制面２８までの本体部２３の軸直交方向に沿う幅寸法ＣＢを、拡径して外周面７２を外周規制面２８に当接させた状態の係止リング７１の内周側部位７４を本体部２３の内周面２４ａより本体部２３の軸心ＣＯ側に突出させる寸法として、配設されている。さらに、係止規制面２７の幅寸法ＣＢは、係止リング７１を形成する線材７０の半径寸法ｒ以上とし、実施形態の場合、線材７０の半径寸法ｒに等しく設定されている。

シリンダ２２の本体部２３の上端側に配置されるキャップ３０は、図５に示すように、シリンダ２２の上端を塞ぐ先端壁部３１を備えて構成され、先端壁部３１の外周縁から上下方向に略円筒状に延びるスリーブ部３３を備え、スリーブ部３３における先端壁部３１の下方側の内周面には、パイプ材２９に設けられた雄ねじ２９ａに螺合される雌ねじ３３ａが形成されている。先端壁部３１は、ピストンロッド５０のピストン部５１を挿通不能として、ピストンロッド５０の支持ロッド部６０を挿通可能な挿通孔３２を、中央に配設させている。また、スリーブ部３３における先端壁部３１の上方側の部位は、作動前の支持ロッド部６０の円柱状の頭部６１を収納する収納凹部３４としている。収納凹部３４のスリーブ部３３には、頭部６１の鍔部６１ａを係止するシェアピン３５が配設されている。シェアピン３５は、作動前の頭部６１をガタツキなく収納凹部３４内に収納しておく役目を果たし、ピストンロッド５０の上昇時には、剪断されることとなる。なお、ピストンロッド５０は、頭部６１がシェアピン３５を利用して先端壁部３１の上面側に固定されて、ガス発生器４３の上方に隙間ｈを空けてピストン部５１の底面５１ｂを配置させている。

本体部２３の下端側に配置されるキャップ３７は、図５に示すように、本体部２３の下端側を塞ぐように配設される略円板状の元部端壁部３８と、元部端壁部３８の外周縁から上方に延びる略円筒状の周壁部４０と、を備えて構成されている。元部端壁部３８には、ガス発生器４３のコネクタ４４を挿通可能な挿通孔３９が、形成されている。周壁部４０は、上端側内周面に、シリンダ２２のパイプ材２９における下端外周側に設けられた雄ねじ２９ｂに螺合する雌ねじ４０ａを配設させている。キャップ３７は、元部端壁部３８における挿通孔３９周縁の部位と周壁部４０における下部側の部位とを利用して元部端壁部３８にガス発生器４３を取り付けた状態で、雌ねじ４０ａを雄ねじ２９ｂに螺合させることにより、本体部２３に取り付けられている。

ガス発生器４３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４３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４４ａを結線させたコネクタ４４が、配置されている（図５参照）。ガス発生器４３は、リード線４４ａ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５１の底面（下面）５１ｂ側へ供給することとなる。

ピストンロッド５０は、図５に示すように、シリンダ２２内に配置されるピストン部５１と、ピストン部５１から上方に延びる支持ロッド部６０と、を備えて構成されている。ピストン部５１は、シリンダ２２の本体部２３における摺動孔２４の内周面２４ａに対し、係止リング７１とＯリング８０とを介在させて、摺動可能な略円柱状としている。ピストン部５１の外周面５１ａには、底面５１ｂ側近傍に、Ｏリング８０を嵌合させる嵌合溝５２が形成されるとともに、天井面５１ｃ側近傍に、係止リング７１を収納可能な収納溝５３が形成されている。なお、ピストン部５１の天井面５１ｃには、曲げ剛性を異ならせた支持ロッド部６０Ａ（図９参照）に取り換え可能に結合させる結合部としてのねじ孔５１ｄが、形成されている。ねじ孔５１ｄには、支持ロッド部６０，６０Ａの結合部としての雄ねじ部６２ａが螺合されて、各支持ロッド部６０，６０Ａがピストン部５１に結合される。

収納溝５３は、ロック機構Ｒを構成するものであり、係止リング７１を収納した状態でピストンロッド５０の前進移動（上昇）を可能にする凹み形状に形成されている。収納溝５３は、図６，７に示すように、収納溝５３の底部に配置されて、ピストンロッド５０の軸方向ＰＤに沿う内周面（底面）５６と、ピストンロッド５０の後退移動側の面（後退移動側の側面）として、内周面５６の下縁５６ａからピストンロッド５０の軸方向ＰＤに直交するように延びる後退側面（後退側の面）５７と、ピストンロッド５０の前進移動側の面として、内周面５６の上縁５６ｂから前進移動側に向けて外開きのテーパ状とするテーパ規制面５８と、を備えて構成されている。この収納溝５３は、内部の空間側から見れば、ピストン部５１の底面５１ｂ側の角形溝部５４と天井面５１ｃ側のテーパ状溝部５５と、から構成されることとなる。角形溝部５４は、内周面５６と後退側面５７とで囲まれるエリアとなって、係止リング７１を形成するばね鋼からなる線材７０を収納可能な略正方形の開口断面を有して、形成されている。

なお、実施形態の場合、ピストン部５１の係止リング７１やＯリング８０を除いた外周面５１ａの外径寸法ＢＤは、シリンダ２２の本体部２３の内周面２４ａの内径寸法ＣＩ（実施形態では１３ｍｍ）より、僅かに小さな１２．６ｍｍとしている。

また、後退側面５７におけるピストンロッド５０の軸方向ＰＤに直交する幅寸法ＰＢは、係止リング７１を形成する線材７０の直径寸法Ｄより、小さい寸法として、実施形態の場合、０．８ｍｍとしている。ちなみに、線材７０の直径寸法Ｄは、実施形態の場合、１ｍｍとしている。

さらに、内周面５６の軸方向ＰＤに沿う長さ寸法ＰＬは、線材７０の直径寸法Ｄと等しく設定されている。さらに、テーパ規制面５８におけるピストンロッド５０の軸方向からのテーパ角θ（図７のＡ参照）は、実施形態の場合、４５°としている。

そして、テーパ規制面５８は、ピストンロッド５０の前進移動後の拡径した状態で、かつ、係止段部２６の係止規制面２７と外周規制面２８とに当接させた状態の係止リング７１の内周側部位７４における前進移動側の内側面７５に、当接するように、配設されている。このようなテーパ規制面５８が係止リング７１の内側面７５に当接可能な構成は、係止リング７１の線材７０の直径寸法Ｄに対して、シリンダ２２の係止段部２６における係止規制面２７の幅寸法ＣＢ、ピストン部５１の外径寸法ＢＤ、収納溝５３の深さ寸法（後退側面５７の幅寸法）ＰＢ、を調整して、設定することととなる。

また、収納溝５３の配置位置は、アクチュエータ２１の作動に伴ってピストンロッド５０が上昇し、ピストン部５１の天井面５１ｃがシリンダ２２の先端壁部３１に当たり、前進移動が規制された際、収納溝５３に収納された係止リング７１が拡径して係止段部２６に侵入できるように、後退側面５７が、シリンダ２２の軸方向ＣＤに沿う方向で、係止段部２６の係止規制面２７に一致、若しくは、係止規制面２７よりピストンロッド５０の前進移動側に配置されるように、設定されている。ちなみに、実施形態の場合、収納溝５３の配置位置は、ピストン部５１の前進移動の規制時、後退側面５７が、シリンダ２２の軸方向ＣＤに沿う方向で、係止段部２６の係止規制面２７に一致するように、設定されている。

支持ロッド部６０は、図５に示すように、シリンダ２２の軸方向（上下方向）ＣＤに沿って配設される丸棒状の軸部６２と、軸部６２の上端側に配設されて軸部６２より外径寸法を大径とした円柱状の頭部６１と、を備えている。頭部６１は、ピストンロッド５０の上昇移動時に、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。頭部６１は、軸部６２の上端に、嵌合ピン６５を嵌合させて、キャップ６４を止めることにより構成され、既述したように、シリンダ２２の上端の収納凹部３４内に、シェアピン３５を利用して、止められている。

また、支持ロッド部６０は、フードパネル１０の後端１０ｃを押し上げ完了位置（フードパネル１０の歩行者の受止位置ＲＰ、図４参照）ＵＰまで上昇（前進移動）して、ロック機構Ｒにロックされた際、先端壁部３１から突出した挿通孔３２の近傍の軸部６２の部位を、屈曲点６３として、曲げ塑性変形可能に、鋼等の金属材から構成されている。そして、支持ロッド部６０の軸部６２の下端には、ピストン部５１に結合されるように、ねじ孔５１ｄに螺合する結合部としての雄ねじ部６２ａが形成されている。

ロック機構Ｒを構成する係止リング７１は、図８に示すように、断面を円形としたばね鋼からなる線材７０を円環状に曲げ加工して、形成されており、リング形状の一部の端面相互に、縮径可能な隙間７１ａを設けて構成されている。そして、係止リング７１は、図６，７に示すように、収納溝５３の角形溝部５４内に、縮径させて収納されている。さらに、係止リング７１は、収納溝５３から離脱して係止段部２６に侵入する際、外周面７２を係止段部２６の外周規制面２８に当接できるように、縮径させない状態の外径寸法ＲＤを、外周規制面２８の内径寸法ＩＤより、大きく設定されている（図８参照）。

実施形態の場合、縮径させない状態での係止リング７１の外径寸法ＲＤは、１５ｍｍ、係止段部２６の外周規制面２８の内径寸法ＩＤは、１４ｍｍ、シリンダ２２の本体部２３の内周面２４ａの内径寸法ＣＩは、１３ｍｍとしている。そのため、係止リング７１は、ピストン部５１の収納溝５３の角形溝部５４に収納された状態で、ピストンロッド５０ごとシリンダ２２内に収納されれば、本体部２３の内周面２４ａを摺動する際も含めて、シリンダ２２の本体部２３の内周面２４ａの内径寸法ＣＩまで、縮径された状態とし、そして、外周面７２を係止段部２６の外周規制面２８に当接させる際にも、縮径された状態となって、拡径状態に復元しようとして、外周面７２を外周規制面２８に押圧させる状態を維持することとなる。

実施形態の跳ね上げ装置Ｕでは、センサ６からの信号により、図示しない作動回路が、車両Ｖの歩行者との衝突を検知若しくは予測した際に、アクチュエータ２１におけるガス発生器４３が作動されることとなり、シリンダ２２内にガス発生器４３から発生した作動用ガスが流入されれば、図５のＡ，Ｂに示すように、シリンダ２２内の内圧が高まり、ピストンロッド５０のシリンダ２２内のピストン部５１がその圧力を受けて、ピストンロッド５０の支持ロッド部６０とともに上昇する。そして、支持ロッド部６０が、図３，４に示すように、アクチュエータカバー８の扉部８ｂを押し開き、さらに、頭部６１を受け座１６の受面１６ａに押し当ててフードパネル１０の後端１０ｃを上昇させ、そして、ピストン部５１が天井面５１ｃをシリンダ２２の先端壁部３１に当接させて、ピストンロッド５０が上昇完了位置（前進完了位置）ＵＰに配置されれば（図５のＢ参照）、ロック機構Ｒが作動されて、ピストンロッド５０の下降（後退移動）が規制されてロックされる。そして、フードパネル１０が、上方から斜め後下方向に移動する歩行者の荷重Ｆ（図４参照）を受け止めて塑性変形するととともに、歩行者の受け止め時におけるフードパネル１０の後端１０ｃ下面（受け面）１６ａの下降に伴って、フードパネル１０の受面１６ａに上端５０ａの頭部６１を当接させていた支持ロッド部６０が、図４の二点鎖線に示すように、屈曲点６３から上方の頭部６１側を後方側へ折曲させるように、曲げ塑性変形することから、歩行者は、フードパネル１０の塑性変形と支持ロッド部６０の塑性変形とによって、運動エネルギーを多く吸収され、好適にフードパネル１０に受け止められることとなる。

そして、実施形態のアクチュエータ２１のロック機構Ｒでは、図５のＡから図６のＡ、Ｂに示すように、ピストンロッド５０がピストン部５１をシリンダ２２の先端壁部３１に当接させるまで上昇して、ピストン部５１の収納溝５３がシリンダ２２の係止段部２６の位置に配置されれば、収納溝５３に収納されていた係止リング７１が、図７のＡ，Ｂに示すように、係止段部２６に侵入する。そして、係止リング７１は、外周面７２を係止段部２６の外周規制面２８に当接させ、かつ、内周側部位７４をシリンダ２２の本体部２３の内周面２４ａより本体部２３の軸心ＣＯ側に突出させた状態で、係止段部２６の係止規制面２７上で拡径することとなる。そのため、図７のＢ，Ｃ、図５のＢ、及び、図６のＣに示すように、ピストンロッド５０が上昇後に下降しようとしても、収納溝５３の側面側において、上方側（前進移動側）に向けて外開きのテーパ状とするテーパ規制面５８が、シリンダ２２の本体部２３の内周面２４ａより本体部２３の軸心ＣＯ側に突出させた状態の係止リング７１の内周側部位７４における上面側（前進移動側）の内側面７５に、当接し、係止段部２６に規制された係止リング７１を利用して、ピストンロッド５０の下降が規制される。

この時、係止リング７１は、ピストン部５１の収納溝５３に縮径されていた状態から復元するように拡径されて、後退側面７３を係止段部２６の係止規制面２７に当接させ、かつ、外周面７２を係止段部２６の外周規制面２８に当接させて、後退移動（下降）と拡径移動とを規制されるように、係止段部２６に固定されて、そして、係止リング７１の内側面７５を、シリンダ２２の本体部２３の内周面２４ａ側における本体部２３の軸心ＣＯ側に突出させた状態としている。換言すれば、この状態の係止リング７１は、シリンダ２２の係止段部２６の部位に、本体部２３の内周側に突出してシリンダ２２のピストン部５１の収納溝５３のテーパ規制面５８を係止する係止縁７７を形成する状態となる。そして、係止リング７１からなるこの係止縁７７は、係止リング７１を形成する線材７０が断面を円形としており、係止状態の線材７０の部位が、円形断面の中心ＷＯ付近を中心として回転するように捩じれても、本体部２３の内周側に突出量を小さくさせるように変化させないことから、収納溝５３がピストン部５１とともに上昇（前進移動）し、再度、係止縁７７に干渉しても、安定して、収納溝５３のテーパ規制面５８を当接させて、ピストンロッド５０のピストン部５１を係止し、そして、ピストンロッド５０の下降を規制するように、ロックすることができる。

そして、実施形態のアクチュエータ２１では、図５，９に示すように、曲げ塑性変形時の歩行者の運動エネルギーの吸収量を調整するために、外径寸法Ｄ１を外径寸法Ｄ２に変えて、支持ロッド部の曲げ剛性を変えるように、支持ロッド部６０の雄ねじ部６２ａをねじ孔５１ｄから抜いて、新たな雄ねじ部６２ａをねじ孔５１ｄに螺合させて、支持ロッド部６０，６０Ａに交換することができる。その際、このアクチュエータ２１では、シリンダ２２側の先端壁部３１における支持ロッド部６０Ａ用の挿通孔３２Ａの内径寸法を調整する必要は生ずるものの、収納溝５３を含めたピストン部５１、係止リング７１、及び、シリンダ２２側の係止段部２６の構成は、変更せずに、共用することができて、容易に対処することができる。なお、支持ロッド部６０Ａは、支持ロッド部６０と同一材料から形成されている。

したがって、実施形態のアクチュエータ２１は、作動後のピストンロッド５０の下降を安定して規制できるとともに、フードパネル１０を支持するピストンロッド５０の曲げ剛性の変更時に容易に対処することができる。

また、実施形態のアクチュエータ２１では、係止リング７１が、円形断面の線材７０から形成されており、アクチュエータ２１の作動時における収納溝５３内に収納された係止リング７１が、シリンダ２２の本体部２３の内周面２４ａを摺動しても、係止リング７１の外周面７２における周方向に沿った線状の細い部位が、本体部２３の内周面２４ａに線接触するだけであり、摩擦抵抗を抑えて、円滑に、ピストンロッド５０は、シリンダ２２内を上昇することができる。

なお、実施形態では、ピストンロッド５０の支持ロッド部６０の曲げ剛性を調整する際、ねじ構造を利用して、支持ロッド部６０を容易に取り換え可能に構成したが、ピストン部５１と支持ロッド部６０とを一体的に構成してもよく、その場合でも、少なくとも、シリンダ２２側の先端壁部３１における支持ロッド部６０の挿通孔３２の内径寸法を調整する必要は生ずるものの、収納溝５３を含めたピストン部５１、係止リング７１、及び、シリンダ２２側の係止段部２６の構成は、変更せずに、共用することができて、容易に対処することができる。

そしてまた、実施形態の場合、係止段部２６の係止規制面２７が、本体部２３の内周面２４ａから外周規制面２８までの本体部２３の軸直交方向に沿う幅寸法ＣＢを、係止リング７１を形成する線材７０の半径寸法ｒ以上としている。なお、実施形態の場合、係止規制面２７の幅寸法ＣＢは、線材７０の半径寸法ｒと等しくしている。

そのため、作動時におけるピストンロッド５０が上昇して、係止リング７１が拡径して収納溝５３から係止段部２６に侵入して、係止リング７１の外周面７２が係止段部２６の外周規制面２８に当接し、かつ、係止リング７１の下降（後退移動）を規制するように、係止リング７１の後退側面７３が、係止段部２６の係止規制面２７に当接する際、図７のＣに示すように、係止リング７１の後退側面７３における係止段部２６の係止規制面２７に当接する部位が、後退動側の頂部７３ａを、本体部２３の内周面２４ａ側の縁２７ａ近傍の係止規制面２７自体の領域に、当接させる状態を確保できる。すなわち、係止リング７１を形成する断面円形の線材７０における下降移動側の頂部７３ａが、下降移動方向と直交するように対向する係止規制面２７に当接して、係止リング７１の下降が規制されるため、ピストンロッド５０に作用する圧縮応力が高くとも、係止リング７１を介在させて、係止段部２６の係止規制面２７が、円滑にピストンロッド５０を受け止めることできる。さらに、拡径した係止リング７１が外周面７２を係止段部２６の外周規制面２８に当接すれば、係止リング７１を形成する線材７０の断面の中心ＷＯが、シリンダ２２の本体部２３の軸直交方向に沿って、本体部２３の内周面２４ａから係止規制面２７のエリアに配置されるため、係止リング７１が、テーパ規制面５８と干渉して、収納溝５３側の収納位置（作動前の初期収納位置）に戻ろうとしても、その移動方向の下方側（後退移動側）には、係止規制面２７が、係止リング７１を形成する断面円形の線材７０における後退移動側の頂部７３ａを、移動させることなく正対して規制するため、収納溝５３内への収納位置へ復帰するような係止リング７１の挙動が、確実に防止され、安定したロック状態を確保できることとなる。

なお、実施形態では、係止規制面２７の幅寸法ＣＢを、係止リング７１の線材７０の円形断面における半径寸法ｒ分として、係止リング７１の内周側部位７４が係止規制面２７からシリンダ２２の本体部２３の内周面２４ａ側へ突出する突出量を、極力大きくしており、テーパ規制面５８による係止リング７１の内側面７５の係止を、安定して確保することもできる。

また、実施形態のアクチュエータ２１では、前進移動を上昇させる移動とし、後退移動を下降させる移動とした場合を示したが、作動方向は、これに限定されず、例えば、水平方向の作動方向に本発明のアクチュエータを使用してもよく、また、本発明のアクチュエータが使用される自動車用安全装置は、フードパネル１０を上昇させる跳ね上げ装置Ｕ以外でもよい。例えば、運転者や助手席の乗員の膝をニーパネルにより受け止める自動車用安全装置としての膝保護装置のアクチュエータに、本発明を適用してもよい。

さらに、実施形態のアクチュエータ２１では、作動信号の入力時に着火させてガスを発生させるガス発生器４３をシリンダ２２の内部に配設させた場合を示したが、ピストンロッド５０を移動させる駆動源として、水、油、空気等を作動用流体として、それらの水圧、油圧、エア圧等を利用して、ピストンロッド５０を上昇させてもよい。

さらにまた、ピストンロッドを前進移動させる駆動源としては、ソレノイドの吸引力を利用したり、圧縮させたばねの付勢力（復元力）等を利用することができる。例えば、ソレノイドの吸引力を利用する場合には、可動鉄心をピストンロッドとしてシリンダ内に配設し、シリンダ内の可動鉄心の周囲に配置させた励磁コイルに通電すれば、ピストンロッドを前進移動させることができる。また、ばねを利用する場合には、圧縮させたコイルばねの自由端側にピストンロッドを接続させるとともに、引き込み可能にソレノイド等から構成するストッパで、ピストンロッド若しくは圧縮コイルばねの先端を係止させておき、係止を解除させるようにストッパを引き込ませれば、ピストンロッドが圧縮コイルばねの復元する付勢力により、前進移動することとなる。

本発明の一実施形態のアクチュエータが使用される跳ね上げ装置（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。 実施形態の跳ね上げ装置の作動時を示す概略縦断面図である。 実施形態のアクチュエータの概略縦断面図であり、作動前と作動完了時とを示す。 実施形態のアクチュエータにおいて、ロック機構の作動を順に説明するピストン部の状態を示す拡大概略部分縦断面図である。 実施形態のアクチュエータにおいて、ロック機構の係止リングの係止段部への係止状態を順に説明する拡大概略部分縦断面図である。 実施形態のアクチュエータの部分拡大横断面図であり、図６のＢのVIII−VIII部位に対応する。 実施形態のアクチュエータにおける支持ロッド部の曲げ剛性を変えた状態の概略縦断面図である。

符号の説明

１０…（受止材）フードパネル、
２１…アクチュエータ、
２２…シリンダ、
２３…本体部、
２４ａ…内周面、
２６…係止段部、
２７…係止規制面、
２８…外周規制面、
３１…先端壁部、
３２…挿通孔、
５０…ピストンロッド、
５１…ピストン部、
５３…収納溝、
５７…（後退移動側の面）後退側面、
５８…テーパ規制面、
６０…支持ロッド部、
７０…線材、
７１…係止リング、
７２…（係止リングの）外周面、
７３…（係止リングの後退移動側の面）後退側面、
７３ａ…頂部、
７４…内周側部位、
７５…（前進移動側の）内側面、
Ｒ…ロック機構、
Ｇ…作動用ガス、
Ｖ…車両、
Ｕ…（自動車用安全装置）フード跳ね上げ装置。

Claims (2)

1. 自動車用安全装置に使用されて、
   作動時、シリンダ内のピストン部と該ピストン部に連結されて前記シリンダ外へ突出する支持ロッド部とを有したピストンロッドを、前進移動させる構成とするとともに、
   前進移動した前記ピストンロッドの後退移動を規制するロック機構を備えて構成され、
   前記シリンダから突出した前記支持ロッド部が、保護対象物を受け止めるための受止材を支持する構成としたアクチュエータであって、
   前記支持ロッド部が、前進移動後における前記受止材の前記保護対象物の受け止め時、前記保護対象物の運動エネルギーを吸収可能に、曲げ塑性変形可能に配設され、
   前記シリンダが、
   前進移動する前記ピストン部を摺動させる本体部と、
   前記受止材側となる先端側に配設されて、前記支持ロッド部を挿通させ、かつ、前記ピストン部を挿通不能とする挿通孔を有した先端壁部と、
   を備えて構成され、
   前記ロック機構が、
   復元時に拡径する構成として、前記ピストン部の外周面の周方向に沿って形成される収納溝に、縮径させて収納され、円形断面の弾性変形可能な線材からなる円環状の係止リングと、
   前記シリンダの前記本体部における前記先端壁部近傍で、かつ、前記ピストンロッドの前進移動後の前記係止リング付近に、配置されて、前記係止リングの後退移動を規制可能に、前記本体部の内周面より拡径して凹む係止段部と、
   を備えて構成され、
   前記係止段部が、前記本体部の軸方向と直交する面として、前記係止リングの後退移動の規制時に、前記係止リングの後退移動側の部位に当接する係止規制面と、該係止規制面の外周縁から前記本体部の軸方向に沿って前記ピストンロッドの前進移動側に延びて、前記係止リングの後退移動の規制時に、拡径した前記係止リングの外周面に当接する外周規制面と、
   を備えるとともに、
   前記係止規制面が、前記本体部の内周面から前記外周規制面までの前記本体部の軸直交方向に沿う幅寸法を、拡径して外周面を前記外周規制面に当接させた状態の前記係止リングの内周側部位を前記本体部の内周面より前記本体部の軸心側に突出させる寸法として、配設され、
   前記ピストン部の前記収納溝が、前記係止リングを収納した状態で前記ピストンロッドの前進移動を可能にする凹み形状に形成されるとともに、前記ピストンロッドの前進移動側の側面に、前進移動側に向けて外開きのテーパ状とするテーパ規制面を形成して、構成され、
   該テーパ規制面が、前記ピストンロッドの前進移動後の拡径した状態で、かつ、前記係止段部の前記係止規制面と前記外周規制面とに当接させた状態の前記係止リングの前記内周側部位における前進移動側の内側面に、当接し、前記係止段部に規制された前記係止リングを利用して、前記ピストンロッドの後退移動を規制可能に、構成されていることを特徴とするアクチュエータ。
2. 前記係止段部の前記係止規制面が、前記本体部の内周面から前記外周規制面までの前記本体部の軸直交方向に沿う幅寸法を、前記係止リングを形成する前記線材の半径寸法以上として、配設さ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。
   

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