JP6663798B2

JP6663798B2 - 油圧式アクチュエータ

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Publication number: JP6663798B2
Application number: JP2016108274A
Authority: JP
Inventors: 雅之西井; 櫻井　良; 櫻井　　良; 信吾大野
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Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2016-05-31
Filing date: 2016-05-31
Publication date: 2020-03-13
Anticipated expiration: 2036-05-31
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Description

本発明は、油圧を用いてチューブを膨張及び収縮させる油圧式アクチュエータに関する。

従来、チューブを膨張及び収縮させるアクチュエータとしては、流体として空気を用いて膨張、収縮するゴム製のチューブ（管状体）と、チューブの外周面を覆うスリーブ（網組補強構造）とを有する空気圧式アクチュエータ（いわゆるマッキベン型）が広く用いられている（例えば、特許文献１を参照）。

チューブ及びスリーブによって構成されるアクチュエータ本体部の両端は、金属で形成された封止部材を用いてかしめられる。

スリーブは、ポリアミド繊維などの高張力繊維または金属のコードを編み込んだ筒状の構造体であり、チューブの膨張運動を所定範囲に規制する。

このような空気圧式アクチュエータは、様々な分野で用いられているが、特に、介護・福祉用機器の人工筋肉として好適に用いられている。

特開昭61-236905号公報

しかしながら、前述した従来のアクチュエータは、流体として空気を用いているため、強度（耐圧力）が必ずしも高くなく、例えば最大で５ＭＰａ程度の耐圧力しかなかった。

ここで、流体として作動油を用いる油圧式アクチュエータでは、例えば５０ＭＰａという高い圧力が印加されるため、従来のアクチュエータではチューブ及びスリーブの強度や耐疲労特性が十分でなかった。

また、従来のアクチュエータにおけるチューブは、耐油性が高くなく、作動油によって膨潤して強度が低下するという問題があった。

そこで、本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、流体として作動油を用いるアクチュエータにおいて、耐油性、強度および耐疲労特性が高い油圧式アクチュエータの提供を目的とする。

本発明の一態様に係る油圧式アクチュエータ（油圧式アクチュエータ10）は、油圧によって膨張及び収縮する筒状のチューブ（チューブ110,110A）と、所定方向に配向されたコードを編み込んだ筒状の構造体であって前記チューブの外周面を覆うスリーブ（スリーブ120）と、によって構成されるアクチュエータ本体部（アクチュエータ本体部100）と、を備える。前記アクチュエータ本体部における前記チューブは、耐油性ゴムを含む。

本発明の一態様において、前記耐油性ゴムが、ＮＢＲ、水素化ＮＢＲ、クロロプレンゴム、及びエピクロロヒドリンゴムからなる群より選択される少なくとも1種であってもよい。

本発明の一態様において、前記ＮＢＲまたは水素化ＮＢＲのニトリル含量が２０〜５０質量％であってもよい。

本発明の一態様において、前記チューブが、前記耐油性ゴムと、ＶＣ−ＢＲ、ＰＶＣ、ポリアクリル酸亜鉛、及び脂肪族樹脂からなる群より選択される少なくとも1種の補強用材料と、を含んでもよい。

本発明の一態様において、前記アクチュエータ本体部における前記チューブは、複数層に構成されていてもよい。

本発明の一態様において、前記アクチュエータ本体部の軸方向の端部における前記スリーブは、前記チューブの外周面を覆うスリーブ本体部（スリーブ本体部120b）と、該スリーブ本体部の軸方向の端部で折り返されてスリーブ本体部の外周側に配置された第１折り返し部（第１折り返し部120a）と、から構成されており、前記第１折り返し部は、接着層（接着層240）を介して前記スリーブ本体部に接着されていてもよい。

本発明の一態様において、前記アクチュエータ本体部の軸方向の端部における前記スリーブは、前記チューブの外周面を覆うスリーブ本体部と、該スリーブ本体部の軸方向の端部で折り返されてスリーブ本体部の外周側に配置された第１折り返し部と、から構成されており、前記第１折り返し部とスリーブ本体部との間には、シート状の弾性部材（ゴムシート260）が配設されていてもよい。

本発明の一態様において、前記アクチュエータ本体部の軸方向における端部を封止する封止機構（例えば、封止機構200）を更に備え、前記封止機構は、胴体部（胴体部211）を有する封止部材（例えば、封止部材210）と、前記アクチュエータ本体部を前記封止部材とともにかしめる筒状のかしめ部材（かしめ部材230）と、を備える。前記封止部材の胴体部の外周側には、前記アクチュエータ本体部が挿入され、前記アクチュエータ本体部の外周側には、前記かしめ部材が挿入され、前記第１折り返し部と前記かしめ部材との間には、シート状の弾性部材（ゴムシート250）が配設されていてもよい。

本発明の一態様において、前記アクチュエータ本体部の軸方向の端部における前記スリーブは、前記第１折り返し部における軸方向の端部で折り返されて第１折り返し部の外周側に配置された第２折り返し部（第２折り返し部120c）を有し、前記第１折り返し部と前記第２折り返し部との間には、シート状の弾性部材（ゴムシート280）が配設されていてもよい。

本発明の一態様に係る油圧式アクチュエータによれば、チューブが耐油性ゴムからなるため、油圧式アクチュエータの耐油性、強度および耐疲労特性が高くなる。

図１は、油圧式アクチュエータ10の側面図である。図２は、油圧式アクチュエータ10の一部分解斜視図である。図３は、実施形態１−１に係る封止機構200を含む油圧式アクチュエータ10の軸方向D_AXに沿った一部断面図である。図４は、実施形態１−２に係る封止機構200を含む油圧式アクチュエータ10の軸方向D_AXに沿った一部断面図である。図５は、実施形態１−３に係る封止機構200を含む油圧式アクチュエータ10の軸方向D_AXに沿った一部断面図である。図６は、実施形態２−１に係る封止機構200Aを含む油圧式アクチュエータ10の軸方向D_AXに沿った一部断面図である。図７は、実施形態２−２に係る封止機構200Aを含む油圧式アクチュエータ10の軸方向D_AXに沿った一部断面図である。図８は、実施形態２−３に係る封止機構200Aを含む油圧式アクチュエータ10の軸方向D_AXに沿った一部断面図である。図９は、実施形態３−１に係る封止機構200Bを含む油圧式アクチュエータ10の軸方向D_AXに沿った一部断面図である。図１０は、実施形態３−２に係る封止機構200Cを含む油圧式アクチュエータ10の軸方向D_AXに沿った一部断面図である。図１１は、実施形態４に係る封止機構200Dを含む油圧式アクチュエータ10の軸方向D_AXに沿った一部断面図である。図１２は、実施形態４に係る封止機構200Dを含む油圧式アクチュエータ10の軸方向D_AXに沿った一部断面図である。

以下、実施形態を図面に基づいて説明する。なお、同一の機能や構成には、同一または類似の符号を付して、その説明を適宜省略する。

（１）油圧式アクチュエータの全体概略構成
図１は、本実施形態に係る油圧式アクチュエータ10の側面図である。図１に示すように、油圧式アクチュエータ10は、アクチュエータ本体部100、封止機構200及び封止機構300を備える。また、油圧式アクチュエータ10の両端には、連結部20がそれぞれ設けられる。

アクチュエータ本体部100は、チューブ110とスリーブ120とによって構成される。アクチュエータ本体部100には、フィッティング400及び通過孔410を介して作動油が流入する。

アクチュエータ本体部100は、チューブ110内へ作動油が流入することによって、アクチュエータ本体部100の軸方向D_AXに収縮し、径方向D_Rに膨張する。また、アクチュエータ本体部100は、チューブ110から作動油が流出することによって、アクチュエータ本体部100の軸方向D_AXに膨張し、径方向D_Rに収縮する。このようなアクチュエータ本体部100の形状変化によって、油圧式アクチュエータ10は、アクチュエータとしての機能を発揮する。

また、このような油圧式アクチュエータ10は、いわゆるマッキベン型であり、人工筋肉用として適用できることは勿論のこと、より高い能力（収縮力）が要求されるロボットの体肢（上肢や下肢など）用としても好適に用い得る。連結部20には、当該体肢を構成する部材などが連結される。

封止機構200及び封止機構300は、軸方向D_AXにおけるアクチュエータ本体部100の両端部を封止する。具体的には、封止機構200は、封止部材210及びかしめ部材230を含む。封止部材210は、アクチュエータ本体部100の軸方向D_AXの端部を封止する。また、かしめ部材230は、アクチュエータ本体部100を封止部材210とともにかしめる。かしめ部材230の外周面には、治具によってかしめ部材230がかしめられた痕である圧痕231が形成される。

封止機構200と封止機構300との相違点は、フィッティング400（及び通過孔410）が設けられているか否かである。

フィッティング400は、油圧式アクチュエータ10の駆動圧力源、具体的には、作動油のコンプレッサと接続されたホース（管路）を取り付けられるように突出している。フィッティング400を介して流入した作動油は、通過孔410を通過してアクチュエータ本体部100の内部、具体的には、チューブ110の内部に流入する。

図２は、油圧式アクチュエータ10の一部分解斜視図である。図２に示すように、油圧式アクチュエータ10は、アクチュエータ本体部100及び封止機構200を備える。

アクチュエータ本体部100は、前述したように、チューブ110とスリーブ120とによって構成される。

チューブ110は、油圧によって膨張及び収縮する円筒状の筒状体である。チューブ110は、作動油による収縮及び膨張を繰り返すため、少なくとも耐油性の高い弾性材料である耐油性ゴムを含むゴムからなる。チューブ110の材質及び耐油性については後述する。

スリーブ120は、円筒状であり、チューブ110の外周面を覆う。スリーブ120は、所定方向に配向されたコードを編み込んだ構造体であり、配向されたコードが交差することによって菱形の形状が繰り返されている。スリーブ120は、このような形状を有することによって、パンタグラフ変形し、チューブ110の収縮及び膨張を規制しつつ追従する。

スリーブ120を構成するコードとしては、芳香族ポリアミド（アラミド繊維）やポリエチレンテレフタラート（PET）の繊維コードを用いることが好ましい。但し、このような種類の繊維コードに限定されるものではなく、例えば、PBO繊維（ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール）などの高強度繊維や、極細のフィラメントによって構成される金属製のコードでもよい。

封止機構200は、アクチュエータ本体部100の軸方向D_AXにおける端部を封止する。封止機構200は、封止部材210、第１係止リング220及びかしめ部材230によって構成される。

封止部材210は、胴体部211及び鍔部212を有する。封止部材210としては、ステンレス鋼などの金属を好適に用い得るが、このような金属に限定されず、硬質プラスチック材料などを用いてもよい。

胴体部211は、円管状であり、胴体部211には、作動油が通過する通過孔215が形成される。通過孔215は、通過孔410（図１参照）に連通する。胴体部211には、チューブ110が挿通される。

鍔部212は、胴体部211に連なっており、胴体部211よりも油圧式アクチュエータ10の軸方向D_AXにおける端部側に位置する。鍔部212は、胴体部211よりも径方向D_Rに沿った外径が大きい。鍔部212は、胴体部211に挿通されたチューブ110及び第１係止リング220を係止する。

胴体部211の外周面には、凹凸部213が形成される。凹凸部213は、胴体部211に挿通されたチューブ110の滑り抑制に寄与する。凹凸部213による凸部分が３つ以上形成されることが好ましい。

また、胴体部211の鍔部212寄りの位置には、胴体部211よりも外径が小さい第１小径部214が形成される。なお、第１小径部214の形状については、図３以降においてさらに説明する。

第１係止リング220は、スリーブ120を係止する。具体的には、スリーブ120は、第１係止リング220を介して径方向D_R外側に折り返される（図２において不図示、図３参照）。

第１係止リング220の外径は、胴体部211の外径よりも大きい。第１係止リング220は、胴体部211の第１小径部214の位置においてスリーブ120を係止する。つまり、第１係止リング220は、胴体部211の径方向D_R外側であって、鍔部212に隣接する位置において、スリーブ120を係止する。

第１係止リング220は、胴体部211よりも小さい第１小径部214に係止させるため、本実施形態では、二分割の形状としている。なお、第１係止リング220は、二分割に限らず、より多くの部分に分割してもよいし、一部の分割部分が回動可能に連結されていてもよい。

第１係止リング220としては、封止部材210と同様の金属や硬質プラスチック材料などを用いることができる。

かしめ部材230は、アクチュエータ本体部100を封止部材210とともにかしめる。かしめ部材230としては、アルミニウム合金、真鍮及び鉄などの金属を用いることができる。かしめ部材230は、かしめ用の治具によってかしめ部材230がかしめられると、図１に示したような圧痕231が形成される。

（２）封止機構の構成
次に、図３〜図１２を参照して、封止機構200の実施形態について説明する。

（２．１）実施形態１−１
図３は、実施形態１−１に係る封止機構200を含む油圧式アクチュエータ10の軸方向D_AXに沿った一部断面図である。

前述したように、封止部材210は、胴体部211の外径よりも小さい外径を有する第１小径部214を有する。

第１係止リング220は、第１小径部214の径方向D_R外側に配置される。第１係止リング220の内径R1は、胴体部211の外径R3よりも小さい。なお、第１係止リング220の外径R2も、胴体部211の外径R3よりも小さくてもよい。

チューブ110は、鍔部212に当接するまで胴体部211に挿通される。一方、スリーブ120は、第１係止リング220を介して径方向D_R外側に折り返されている。この結果、スリーブ120は、軸方向の端部において第１係止リング220を介して折り返された第１折り返し部120aを有する。具体的には、スリーブ120は、前記チューブ110の外周面を覆うスリーブ本体部120bと、該スリーブ本体部120bの軸方向の端部で折り返されてスリーブ本体部120bの外周側に配置された第１折り返し部120aと、から構成される。

第１折り返し部120aは、チューブ110の径方向D_R外側に位置するスリーブ本体部120bと接着されている。

具体的には、スリーブ本体部120bと第１折り返し部120aとの間には、接着層240が形成され、この接着層240によって、スリーブ本体部120bと第１折り返し部120aとが接着されている。なお、接着層240は、スリーブ120を構成するコードの種類によって適切な接着剤を用いればよい。

かしめ部材230は、封止部材210の胴体部211の外径よりも大きく、胴体部211に挿通された上で治具によってかしめられる。かしめ部材230は、アクチュエータ本体部100を封止部材210とともにかしめる。

具体的は、かしめ部材230は、胴体部211に挿通されたチューブ110、スリーブ本体部120b、及び第１折り返し部120aをかしめる。つまり、かしめ部材230は、チューブ110、スリーブ本体部120b及び第１折り返し部120aを封止部材210とともにかしめる。

（２．２）実施形態１−２
図４は、実施形態１−２に係る封止機構200を含む油圧式アクチュエータ10の軸方向D_AXに沿った一部断面図である。以下、実施形態１−１との相違点について主に説明する。

実施形態１−２では、スリーブ120の第１折り返し部120aと、かしめ部材230との間には、シート状の弾性部材が設けられる。

具体的には、第１折り返し部120aとかしめ部材230との間には、ゴムシート250が設けられる。ゴムシート250は、円筒状の第１折り返し部120aの外周面を覆うように設けられる。ゴムシート250の種類は特に限定されないが、チューブ110と同様にブチルゴムなどを用いることができる。

かしめ部材230は、ゴムシート250も含めて、アクチュエータ本体部100を封止部材210とともにかしめる。

（２．３）実施形態１−３
図５は、実施形態１−３に係る封止機構200を含む油圧式アクチュエータ10の軸方向D_AXに沿った一部断面図である。

実施形態１−３では、実施形態１−１の接着層240に代えてゴムシート260が用いられる。ゴムシート260は、シート状の弾性部材であり、スリーブ本体部120bと、第１折り返し部120aとの間に設けられる。ゴムシート260には、ゴムシート250と同様の種類のゴムを用いることができる。

（２．４）実施形態２−１
図６は、実施形態２−１に係る封止機構200Aを含む油圧式アクチュエータ10の軸方向D_AXに沿った一部断面図である。

実施形態２−１では、実施形態１の封止機構200に代えて、封止機構200Aが用いられる。
封止機構200と封止機構200Aとの相違点は、封止部材210のような第１小径部214が形成されていないことである。

封止機構200Aは、封止部材210A、第１係止リング220A及びかしめ部材230Aによって構成される。

封止部材210Aの胴体部211Aには、チューブ110が挿通される。封止部材210Aには、封止部材210のような第１小径部214が形成されていないため、第１係止リング220Aの外径は、胴体部211Aの外径よりも大きい。このため、第１係止リング220Aは、鍔部212Aとかしめ部材230Aとによって係止される。

また、第１係止リング220Aの外径が胴体部211Aの外径よりも大きいため、かしめ部材230Aは、鍔部212Aと当接しない。すなわち、スリーブ120が折り返された第１係止リング220Aの部分は、外部に露出する。さらに、第１係止リング220Aの外径が胴体部211Aの外径よりも大きいため、実施形態１の第１係止リング220のように分割されていなくてもよい。

なお、スリーブ本体部120bと第１折り返し部120aとの間には、実施形態１−１と同様に、接着層240が形成される。

（２．５）実施形態２−２
図７は、実施形態２−２に係る封止機構200Aを含む油圧式アクチュエータ10の軸方向D_AXに沿った一部断面図である。以下、実施形態２−１との相違点について主に説明する。

実施形態２−２では、スリーブ120の第１折り返し部120aと、かしめ部材230Aとの間には、シート状の弾性部材が設けられる。

具体的には、第１折り返し部120aとかしめ部材230との間には、ゴムシート250Aが設けられる。ゴムシート250Aは、実施形態１−２のゴムシート250と同様に、円筒状の第１折り返し部120aの外周面を覆うように設けられる。

（２．６）実施形態２−３
図８は、実施形態２−３に係る封止機構200Aを含む油圧式アクチュエータ10の軸方向D_AXに沿った一部断面図である。

実施形態２−３では、実施形態２−１の接着層240に代えてゴムシート260が用いられる。ゴムシート260は、実施形態１−３と同様に、シート状の弾性部材であり、スリーブ本体部120bと、第１折り返し部120aとの間に設けられる。

（２．７）実施形態３−１
図９は、実施形態３−１に係る封止機構200Bを含む油圧式アクチュエータ10の軸方向D_AXに沿った一部断面図である。実施形態３（３−１及び３−２）では、２つの係止リングが用いられる。

図９に示すように、封止機構200Bは、封止部材210B、第１係止リング220B、かしめ部材230B及び第２係止リング270によって構成される。

このように、封止機構200Bは、第１係止リング220Bに加えて第２係止リング270を有する。第２係止リング270は、胴体部211Bの径方向D_R外側であって、第１係止リング220Bよりもアクチュエータ本体部100の軸方向D_AXにおける中央側の位置において、スリーブ120を係止する。

具体的には、封止部材210Bは、胴体部211Bの外径よりも小さい外径を有する第２小径部216Bを有する。

第２係止リング270は、第２小径部216Bの径方向D_R外側に配置される。第２係止リング270の内径は、胴体部211Bの外径よりも小さいことが好ましい。なお、第２係止リング270の外径も、胴体部211Bの外径よりも小さくてもよい。これにより、第２係止リング270は、第２小径部216Bによって係止される。

スリーブ120は、第２係止リング270を介して折り返された第２折り返し部120cを有する。第２折り返し部120cは、第１折り返し部120aに連なっている。つまり、第２折り返し部120cは、前記第１折り返し部120aにおける軸方向の端部で折り返されて第１折り返し部120aの外周側に配置されている。

具体的には、スリーブ120は、第１係止リング220Bを介して、アクチュエータ本体部100の軸方向D_AXにおける中央側に折り返されることによって第１折り返し部120aを形成する。さらに、スリーブ120は、第１折り返し部120aがアクチュエータ本体部100の軸方向D_AXにおける端部側に折り返されることによって第２折り返し部120cを形成する。

かしめ部材230Bは、胴体部211Bに挿通されたチューブ110、チューブ110の径方向D_R外側に位置するスリーブ本体部120b、第１折り返し部120a、及び第２折り返し部120cを、封止部材210Bとともにかしめる。

スリーブ本体部120bと、第１折り返し部120aとの間には、実施形態１−３と同様のゴムシート260が設けられる。

また、第１折り返し部120aと、第２折り返し部120cとの間にもシート状の弾性部材が設けられる。具体的には、第１折り返し部120aと第２折り返し部120cとの間には、ゴムシート280が設けられる。ゴムシート280は、円筒状の第１折り返し部120aの外周面を覆うように設けられる。

さらに、第２折り返し部120cと、かしめ部材230Bとの間には、実施形態１−３のゴムシート250と概ね同形状のゴムシート290が設けられる。ゴムシート290は、円筒状の第２折り返し部120cの外周面を覆うように設けられる。

（２．８）実施形態３−２
図１０は、実施形態３−２に係る封止機構200Cを含む油圧式アクチュエータ10の軸方向D_AXに沿った一部断面図である。以下、実施形態３−１との相違点について主に説明する。

実施形態３−２では、第１小径部214B及び第２小径部216Bが形成されていない封止部材210Cが用いられる。

封止部材210Cは、胴体部211Cを有する。封止部材210Cには、封止部材210Bのような第１小径部214B及び第２小径部216Bが形成されていないため、第１係止リング220Cの外径及び第２係止リング270Cは、胴体部211Cの外径よりも大きい。

かしめ部材230Cは、軸方向D_AXにおいて、第１係止リング220Cと第２係止リング270Cとの間に位置する。すなわち、スリーブ120が折り返された第１係止リング220Cの部分及び第２係止リング270C部分は、外部に露出する。

なお、第１折り返し部120aと第２折り返し部120cとの間には、実施形態３−１のゴムシート280と概ね同形状のゴムシート281が設けられる。また、スリーブ120の第２折り返し部120cと、かしめ部材230Cとの間には、実施形態３−１のゴムシート290と概ね同形状のゴムシート291が設けられる。

（２．９）実施形態４
次いで、実施形態４について説明する。前述した実施形態２−１では、図６に示すようにチューブ110が１層構造であるが、実施形態４では、実施形態２−１に対してチューブ110Aを２層構造に構成しており、その他の構成は実施形態２−１と同じである。

図１１は、実施形態４に係る封止機構200Dを含む油圧式アクチュエータ10の一部分解斜視図である。図１１に示すように、油圧式アクチュエータ10は、アクチュエータ本体部100A及び封止機構200Dを備える。図１２は、実施形態４に係る封止機構200Dを含む油圧式アクチュエータ10の軸方向D_AXに沿った一部断面図である。

具体的には、図１１、１２に示すように、チューブ110Aは、内周側に配置された円筒状の内周層111と、この内周層111の外周面に接合された外周層112と、から２層構造体に一体形成されている。

封止機構200Dは、封止部材210A、第１係止リング220A及びかしめ部材230Aによって構成される。

封止部材210Aの胴体部211Aには、チューブ110Aが挿通される。封止部材210Aには、封止部材210のような第１小径部214が形成されていないため、第１係止リング220Aの外径は、胴体部211Aの外径よりも大きい。このため、第１係止リング220Aは、鍔部212Aとかしめ部材230Aとによって係止される。

（３）チューブ110の材質
次いで、チューブ110の材質について説明する。

チューブ110は、少なくとも耐油性の高い弾性材料である耐油性ゴムを含む。ここで、耐油性とは、アクチュエータを油圧駆動する公知の作動油に対する耐久性が高いことを意味する。アクチュエータを油圧駆動する公知の作動油としては、例えば、一般作動油、耐磨耗性作動油および難燃性作動油等が挙げられる。また、作動油に対する耐久性としては、例えば、作動油に対する膨潤の度合いが小さいこと、すなわち耐油膨潤性が挙げられる。

チューブ110は、１層以上からなる円筒体であり、単層又は２層以上の複数層とすることができる。例えば、前述した図１１、１２に示すように、チューブ110Aは、作動油に接触する内周層111と、この内周層111の外周面を被覆する外周層112とからなる２層構造体とすることができる。また、チューブは、前記２層構造体とこの２層構造体の外周を被覆する最外層とを有する３層構造体とすることができる。チューブ110を複層構造体とする場合、少なくとも作動油に接触する内周層111を、耐油性ゴムからなるものとすることが好ましい。なお、複層構造体における内周層111の外周側に位置する外周層112や前記最外層を耐油性ゴムからなるものとしてもよい。

（耐油性ゴム）
耐油性ゴムは、耐油性の高い弾性材料である。耐油性ゴムとしては、特に限定されないが、例えば、ＮＢＲ（ニトリルゴム、アクリロニトリル・ブタジエンゴム）、水素化ＮＢＲ（水素化ニトリルゴム、水素化アクリロニトリル・ブタジエンゴム）、クロロプレンゴム、及びエピクロロヒドリンゴムからなる群より選択される少なくとも1種が用いられる。ＮＢＲ、水素化ＮＢＲ、クロロプレンゴム、及びエピクロロヒドリンゴムが２種以上組み合わせて用いられる場合、これらは混合して又は混合せずに用いられる。ここで、ＮＢＲ、水素化ＮＢＲ等が２種以上混合せずに用いられる場合とは、例えば、複層構造のチューブ110の各層にＮＢＲ、水素化ＮＢＲ等が１種ずつ用いられる場合である。

＜ＮＢＲ＞
ＮＢＲは、前記耐油性ゴム中でも、耐油性が特に高くかつ加工性が優れる点で好ましい。また、ＮＢＲは、ニトリル含量、すなわちアクリロニトリル単位の含有量が２０〜５０質量％であると、耐油性が更に高くなるため好ましい。ＮＢＲは、一般的に、アクリロニトリル単位の含有量が２５質量％未満の低ニトリルタイプ、アクリロニトリルの含有量が２５質量％以上３５質量％未満の中ニトリルタイプ、アクリロニトリル単位の含有量が３５質量％以上の高ニトリルタイプに分類される。本実施形態で用いられる好ましいＮＢＲはアクリロニトリル単位の含有量が２０〜５０質量％であるため、本実施形態では、低ニトリルタイプのＮＢＲのうちアクリロニトリル単位の含有量が２０質量％未満のものを除いて、好ましく用いられる。

＜水素化ＮＢＲ＞
水素化ＮＢＲは、ＮＢＲに水素を添加したものである。水素化ＮＢＲは、通常、ＮＢＲと同様の耐油性を有しかつＮＢＲに比較して耐熱性等が優れる点で好ましい。また、水素化ＮＢＲは、ニトリル含量、すなわちアクリロニトリル単位の含有量が２０〜５０質量％であると、耐油性がより高いため好ましい。

＜クロロプレンゴム＞
クロロプレンゴムは、前記耐油性ゴム中でも、引張強さ、伸び等の機械的特性や加工性に優れる点で好ましい。

＜エピクロロヒドリンゴム＞
エピクロロヒドリンゴムは、前記耐油性ゴム中でも、耐オゾン性及び接着性に優れる点で好ましい。

チューブ110は、前記耐油性ゴム、又は前記耐油性ゴムと必要により配合された配合物とからなるゴム組成物が架橋されたゴムからなる。

（補強用材料）
チューブ110は、必要により、耐油性ゴムと、ＶＣ−ＢＲ（ビニルシス−ブタジエンゴム）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ポリアクリル酸亜鉛、及び脂肪族樹脂からなる群より選択される少なくとも1種の補強用材料と、を含むゴム組成物が架橋されたゴムからなる。チューブ110が、耐油性ゴムと補強用材料とを含むゴム組成物を含むと、チューブ110の機械的強度が向上するため好ましい。

＜ＶＣ−ＢＲ＞
ＶＣ−ＢＲ（ビニル・シス−ポリブタジエンゴム）は、シス−１，４構造を繰り返し単位とするポリブタジエンと、１，２−ビニル構造を繰り返し単位とするポリブタジエンとで構成されたゴムである。ＶＣ−ＢＲの１，２−ビニル構造以外のミクロ構造におけるシス−１，４構造の比率は、通常９７質量％以上である。耐油性ゴムにＶＣ−ＢＲを配合すると、得られるゴム組成物の機械的強度が向上する。ＶＣ−ＢＲはゴムであるため、このままの形態で耐油性ゴムに配合される。

＜ＰＶＣ＞
ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）は、耐油性ゴムに配合されると得られるゴム組成物の機械的強度を向上させる物質である。ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）は、このままの形態で、又はＮＢＲ等の耐油性ゴムとポリブレンドされた形態で、耐油性ゴムに配合される。

＜ポリアクリル酸亜鉛＞
ポリアクリル酸亜鉛は、耐油性ゴムに配合されると得られるゴム組成物の機械的強度を向上させる物質である。ポリアクリル酸亜鉛は、このままの形態で、又はＮＢＲ等の耐油性ゴムとポリブレンドされた形態で、耐油性ゴムに配合される。

＜脂肪族樹脂＞
脂肪族樹脂は、耐油性ゴムに配合されると得られるゴム組成物の機械的強度を向上させる物質である。脂肪族樹脂としては、例えば、ポリオレフィン系樹脂が用いられる。脂肪族樹脂は、このままの形態で、又はＮＢＲ等の耐油性ゴムとポリブレンドされた形態で、耐油性ゴムに配合される。

（その他の配合剤）
チューブ110は、必要により、耐油性ゴムに加えて、又は耐油性ゴム及び補強用材料に加えてその他の配合剤を含むゴム組成物が架橋されたゴムからなる。その他の配合剤としては、例えば、カーボン、ＺｎＯ、ステアリン酸、老化防止剤、可塑剤、硫黄、スコーチ防止剤、加硫促進剤、有機過酸化物等が挙げられる。

カーボンは、チューブ110を構成するゴムを補強するものである。カーボンとしては、例えば、カーボンブラックが用いられる。

耐油性ゴムと補強用材料とを含むゴム組成物においては、補強用材料は、耐油性ゴム１００質量部に対して、通常１０〜４０質量部、好ましくは２０〜３０質量部含まれる。ゴム組成物における補強用材料の配合量が前記範囲内にあると、補強効果と伸縮性のバランスが良好になるため好ましい。

ＺｎＯは、ゴムからなるチューブ110に耐久性や熱放散性を付与するものである。ＺｎＯは、通常、粉末状のものが用いられる。

ステアリン酸は、チューブ110の原料であるゴム組成物に潤滑性を付与するものである。

老化防止剤は、チューブ110を構成するゴムの老化を防止するものである。老化防止剤としては、例えば、Ｎ−フェニル−Ｎ’１，３−ジフェニルブチル−ｐ−フェニレンジアミンが用いられる。

可塑剤は、チューブ110の原料であるゴム組成物に可塑性を付与するものである。可塑剤としては、例えばオイルが用いられる。

硫黄は、チューブ110の原料であるゴム組成物を加硫するものである。

スコーチ防止剤は、チューブ110の原料であるゴム組成物のスコーチ（早期架橋）を防止するものである。スコーチ防止剤としては、例えば、Ｎ−シクロヘキシルチオフタルイミドが用いられる。

加硫促進剤は、チューブ110の原料であるゴム組成物の加硫を促進するものである。加硫促進剤としては、例えば、Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾールスルフェンアミドが用いられる。

有機過酸化物は、チューブ110の原料であるゴム組成物の架橋剤である。

（配合量）
耐油性ゴムと補強用材料と必要によりその他の配合剤とを含むゴム組成物においては、補強用材料は、耐油性ゴム１００質量部に対して、通常１０〜４０質量部、好ましくは２０〜３０質量部含まれる。ゴム組成物における補強用材料の配合比率が前記範囲内にあると、補強効果と伸縮性のバランスが良好になるため好ましい。

耐油性ゴムと補強用材料とその他の配合剤とを含むゴム組成物においては、カーボンは、耐油性ゴムと補強用材料とその他の配合剤とを含むゴム組成物１００質量％中に、通常３０〜５０質量％、好ましくは３５〜４５質量％、より好ましくは３８〜４２質量％含まれる。ゴム組成物におけるカーボンの配合量が前記範囲内にあると、補強効果と伸縮性のバランスが良好になるため好ましい。

（４）作用・効果
前述した実施形態によれば、以下の作用効果が得られる。

油圧式アクチュエータ10は、チューブ110,110Aとスリーブ120とで構成されるアクチュエータ本体部100,100Aと、封止機構200,200A,200B,200C、と、を備える。アクチュエータ本体部100,100Aにおけるチューブ110,110Aが耐油性ゴムからなる。

油圧式アクチュエータ10では、チューブ110,110Aの内周側を作動油が流通する。本実施形態では、チューブ110,110Aが耐油性ゴムからなるため、油圧式アクチュエータ10の耐油性、強度および耐疲労特性が高くなるという効果を有する。

本実施形態では、前記耐油性ゴムが、ＮＢＲ、水素化ＮＢＲ、クロロプレンゴム、及びエピクロロヒドリンゴムからなる群より選択される少なくとも1種であるため、チューブ110,110Aの耐油性が優れる。

本実施形態では、前記ＮＢＲのニトリル含量が２０〜５０質量％であるため、チューブ110,110Aの耐油性がより優れる。

本実施形態では、前記チューブが、前記耐油性ゴムと、ＶＣ−ＢＲ、ＰＶＣ、ポリアクリル酸亜鉛、及び脂肪族樹脂からなる群より選択される少なくとも1種の補強用材料と、を含むゴム組成物が架橋されたゴムからなる。従って、チューブ110,110Aの機械的強度が向上するため好ましい。

本実施形態では、実施形態４に示したように、チューブ110Aは、内周層111と外周層112との２層（複数層）に構成されている。

従って、作動油に直接に接触する内周層111には耐油性の高い材質のゴム層を配置し、外周層112には強度が高い材質のゴム層を配置するように、内周層111と外周層112とを適切に組み合わせることができる。

本実施形態では、実施形態１−２、２−１、２−２に示したように、第１折り返し部120aは、接着層240によって、チューブ110の径方向D_R外側に位置するスリーブ本体部120bと接着されている。これにより、スリーブ本体部120bと第１折り返し部120aとが剥がれにくくなるため、アクチュエータ本体部100が引き抜け難くなる。

本実施形態では、実施形態１−３などに示したように、チューブ110の径方向D_R外側に位置するスリーブ本体部120bと、第１折り返し部120aとの間には、ゴムシート260が設けられる。また、第１折り返し部120aと、かしめ部材230との間には、ゴムシート250が設けられる。さらに、実施形態３−１、３−２に示したように、第１折り返し部120aと第２折り返し部120cとの間には、ゴムシート280（またはゴムシート281）が設けられる。

これにより、ゴムシートが干渉層として機能するため、第１折り返し部120a及び第２折り返し部120cを構成するコードの切断をより確実に防止できる。

（５）その他の実施形態
以上、実施形態に沿って本発明の内容を説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変形及び改良が可能であることは、当業者には自明である。

例えば、前述した実施形態では、スリーブ120は、有機繊維または金属のコードによって構成されていたが、このようなコードの表面をゴムなどで被覆してもよい。また、スリーブ120は、所定方向に配向されたコードを編み込んだ構造に限定されるものではなく、チューブ110の収縮及び膨張を所定範囲に制御できるものであればよい。

また、前述した実施形態では、スリーブ本体部120bと、第１折り返し部120aとの間には、接着層240またはゴムシート260が用いられていたが、何れを用いるかは、油圧式アクチュエータ10に要求される耐久性や、スリーブ120の材質に応じて決定すればよい。つまり、接着層240は必須ではなく、第１折り返し部120aは、スリーブ本体部120bと接着されていなくてもよい。

なお、油圧式アクチュエータ10のスリーブ120を構成するコード（図１，２等参照）を、有機繊維で構成し、前記コードの表面を、熱硬化性樹脂とラテックスとの混合物とで形成される被覆層によって被覆してもよい。

油圧式アクチュエータ10では、有機繊維のコードとチューブ110との摩擦、或いはコード自体の摩擦による損傷によって、アクチュエータ本体部100が収縮及び膨張を繰り返した場合の耐久性が問題となり得る。

従って、前記被覆層がコードの表面を被覆する場合、コードの損傷を防止しつつ、コードの表面の摩擦係数を適度に低下させることができる。

すなわち、油圧式アクチュエータ10によれば、高い圧力が掛かるため、充分な耐久性を有する。

また、前記被覆層は、熱硬化性樹脂とラテックスとの、固形分率（wt%）が15%以上、50%以下（好ましくは、20%以上、40%以下）である混合物水溶液を用いて形成することができる。また、熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、レゾルシン樹脂、及びウレタン樹脂の何れか、または複数が配合されたものを用いることができる。さらに、ラテックスとしては、VPラテックス、SBRラテックス、及びNBRラテックスの何れか、または複数が配合されたものを用いることができる。

これにより、有機繊維製のコードの表面を容易かつ確実に被覆しつつ、コードの表面の摩擦係数を適度に低下させることができる。

以下、本実施形態を実施例によりさらに詳細に説明するが、本実施形態はこれら実施例に限定されるものではない。

実施形態及び実施例で用いた原料は以下のとおりである。
（１）耐油性ゴム
（１−１）ＮＢＲ（ニトリルゴム、アクリロニトリル・ブタジエンゴム）
（１−１−１）極高ニトリルＮＢＲ（ニトリル含有率４３質量％以上）
・日本ゼオン株式会社製Ｎｉｐｏｌ（登録商標）ＤＮ００３
（１−１−２）中高ニトリルＮＢＲ（ニトリル含有率３１質量％以上３６質量％未満）
・日本ゼオン株式会社製Ｎｉｐｏｌ（登録商標）１０４２
（１−１−３）低ニトリルＮＢＲ（ニトリル含有率２５質量％未満）
・日本ゼオン株式会社製Ｎｉｐｏｌ（登録商標）ＤＮ４０１
（１−２）水素化ＮＢＲ（水素化ニトリルゴム、水素化アクリロニトリル・ブタジエンゴム）
（１−２−１）極高ニトリル水素化ＮＢＲ（ニトリル含有率４３質量％以上）
・日本ゼオン株式会社製Ｚｅｔｐｏｌ（登録商標）００２０
（１−２−１）中高ニトリル水素化ＮＢＲ（ニトリル含有率３１質量％以上３６質量％未満）
・日本ゼオン株式会社製Ｚｅｔｐｏｌ（登録商標）２０２０
（１−２）クロロプレンゴム（ＣＲ）
・デンカ株式会社製デンカクロロプレン（登録商標）Ｍ−３０
（１−３）エピクロロヒドリンゴム
（１−３−１）エピクロロヒドリン単独重合体
・株式会社大阪ソーダ製エピクロマー（登録商標）Ｈ
（１−３−２）エピクロロヒドリンと他のモノマーとの二元共重合体
・株式会社大阪ソーダ製エピクロマー（登録商標）Ｃ、Ｄ
（１−３−３）エピクロロヒドリンと他のモノマーとの三元共重合体
・株式会社大阪ソーダ製エピクロマー（登録商標）ＣＧ
（２）補強用ゴム
（２−１）ＶＣ−ＢＲ（ビニルシス−ブタジエンゴム）
・宇部興産株式会社製ＵＢＥＰＯＬ（登録商標）ＢＲ１５０（シス１．４結合含有量９８質量％）
（２−２）ＮＢＲ／ＰＶＣブレンド
・日本ゼオン株式会社製Ｎｉｐｏｌ（登録商標）１２０３Ｗ（ＮＢＲ７０質量部及びＰＶＣ３０質量部のポリブレンド）
（２−３）ＮＢＲ／ＰＶＣブレンド
・日本ゼオン株式会社製Ｚｅｏｆｏｒｔｅ（登録商標）１２９５Ｎ（日本ゼオン株式会社製水素化ＮＢＲであるＺｅｔｐｏｌ（登録商標）にメタクリル酸亜鉛を微分散したゴムアロイ）
（２−４）脂肪族樹脂
・日本ゼオン株式会社製クレイトン１００
（３）一般ゴム
（３−１）ＮＲ（天然ゴム）
・ＲＳＳ＃３
（３−２）ＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）
・ＪＳＲ株式会社製ＪＳＲ１５００（以下、「ＳＢＲ１５００」ともいう）
（４）その他
（４−１）カーボン
・旭カーボン株式会社製旭＃６５
（４−２）ＺｎＯ
・白水化学工業株式会社製亜鉛華３号
（４−３）ステアリン酸
・新日本理化株式会社製ステアリン酸５０Ｓ
（４−４）老化防止剤
・大内化学工業株式会社製ノクラック６Ｃ
（４−５）可塑剤
・日本精蝋株式会社製オゾエース０３５５
（４−６）硫黄
・鶴見化学工業株式会社製ＳｕｌｆａｘＺ
（４−７）スコーチ防止剤
・大内化学工業株式会社製リターダーＣＴＰ
（４−８）加硫促進剤
・大内化学工業株式会社製ノクセラーＤＭ
（４−９）有機過酸化物
・日油株式会社製パークミルＤ

［実施例１］
(ゴム組成物の調製)
表１に示す原料及び配合量でバンバリーミキサーで混練りしてゴム組成物を調整した。

(試験体の調製)
このゴム組成物を３インチロールにより押出し、さらに加硫プレスすることにより、幅７５ｍｍ、長さ１５０ｍｍ、厚さ２ｍｍの板状体を作製した。また、前記ゴム組成物を押出し成型機で加工することにより、外径１０ｍｍ、内径１２ｍｍ、長さ３００ｍｍの円筒形状のチューブを作製した。

(アクチュエータの作製)
直径１ｍｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）繊維６４本を編み込んで作製した直径１０ｍｍの網目状のスリーブを用意した。このスリーブは、横断面において円周上にＰＥＴ繊維が６４本観察される網目状筒状体であった。具体的には、このスリーブは、等間隔、平行かつ螺旋状に配置された３２本のＰＥＴ繊維と、この３２本のＰＥＴ繊維と斜交するとともに、等間隔、平行かつ螺旋状に配置された他の３２本のＰＥＴ繊維とが編み込まれてなる網目状筒状体であった。次に、前記チューブと前記網目状のスリーブとを用いてアクチュエータを作製した。アクチュエータに組み込まれたチューブの作動油としてコスモスーパーエポック株式会社製ＵＦ４６を用いた。

(評価)
（１）板状体を用いて耐油膨潤性及び１００％モジュラスを評価した。

（１−１）耐油膨潤性
板状体を用い、各板状試験片を作動油に浸漬させた。１０日間放置した後、作動油から板状試験片を取り出して表面の油をウェスでふき取り、板状試験片の長さＬ_１ｍｍを測定した。この長さＬ_１と浸漬前の板状試験片の長さＬ_０（＝１５０ｍｍ）とを用い、｛（Ｌ_１−Ｌ_０）／Ｌ_０｝×１００により、板状体を構成するゴムの耐油膨潤性（％）を算出した。

結果を表２に示す。

（１−２）１００％モジュラス（１００％Ｍｄ）
板状体からＪＩＳダンベル状３号形サンプルを作製し、ＪＩＳＫ６２５１に準拠して２５℃にて引っ張り試験を行い、１００％モジュラス（ＭＰａ）を測定した。

結果を表２に示す。

（２）アクチュエータを用いてチューブの耐久性を評価した。

アクチュエータのチューブ内の作動油の流体圧力が表１の圧力になるように、作動油をチューブ内に注入し、チューブに亀裂が発生した回数をチューブの耐久性（Ｉｎｄｅｘ）として評価した。作動油のチューブ内への注入は、作動油の流体圧力が０ＭＰａと５ＭＰａとをそれぞれ３秒ごとに繰り返すように間欠的に行った。

結果を表２に示す。

［実施例２〜７、比較例１〜３］
ゴム組成物の配合量を表１に示すように変えた以外は実施例１と同様にしてゴム組成物を調整し、板状体及びチューブからなる試験体を作製した。次に、これらの板状体及びチューブを用いて実施例１と同様にして耐油膨潤性、１００％モジュラス及び耐油膨潤性を評価した。結果を表２に示す。

表２より、実施例１〜７では比較例１〜３に比べ、耐油性が改善されることが分かった。それに伴いアクチュエータの動作耐久性も向上できることが分かった。

前述したように、本発明の実施形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施形態及び運用技術が明らかとなろう。

10 油圧式アクチュエータ
20 連結部
100,100A アクチュエータ本体部
110,110A チューブ
120 スリーブ
120a 第１折り返し部
120b スリーブ本体部
120c 第２折り返し部
200,200A,200B,200C,200D 封止機構
210,210A,210B,210C 封止部材
211,211A,211B,211C 胴体部
212,212A 鍔部
213 凹凸部
214 第１小径部
215 通過孔
216 第２小径部
220,220A,220B,220C 第１係止リング
230,230A,230B,230C かしめ部材
231 圧痕
240 接着層
250,250A ゴムシート
260 ゴムシート
270,270C 第２係止リング
280,281 ゴムシート
290,291 ゴムシート
300 封止機構
400 フィッティング
410 通過孔

Claims

油圧によって膨張及び収縮する筒状のチューブと、所定方向に配向されたコードを編み込んだ筒状の構造体であって前記チューブの外周面を覆うスリーブと、によって構成されるアクチュエータ本体部を備え、
前記アクチュエータ本体部における前記チューブが耐油性ゴムを含み、
前記アクチュエータ本体部の軸方向の端部における前記スリーブは、
前記チューブの外周面を覆うスリーブ本体部と、該スリーブ本体部の軸方向の端部で折り返されてスリーブ本体部の外周側に配置された第１折り返し部と、から構成されており、
前記第１折り返し部における軸方向の端部で折り返されて第１折り返し部の外周側に配置された第２折り返し部を有し、
前記第１折り返し部と前記第２折り返し部との間には、シート状の弾性部材が配設されていることを特徴とする油圧式アクチュエータ。
前記耐油性ゴムが、ＮＢＲ、水素化ＮＢＲ、クロロプレンゴム、及びエピクロロヒドリンゴムからなる群より選択される少なくとも1種であることを特徴とする請求項１に記載の油圧式アクチュエータ。
前記ＮＢＲまたは水素化ＮＢＲのニトリル含量が２０〜５０質量％であることを特徴とする請求項２に記載の油圧式アクチュエータ。
前記チューブが、前記耐油性ゴムと、ＶＣ−ＢＲ、ＰＶＣ、ポリアクリル酸亜鉛、及び脂肪族樹脂からなる群より選択される少なくとも1種の補強用材料と、を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の油圧式アクチュエータ。
前記アクチュエータ本体部における前記チューブは、複数層に構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の油圧式アクチュエータ。
前記第１折り返し部は、接着層を介して前記スリーブ本体部に接着されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の油圧式アクチュエータ。
前記第１折り返し部とスリーブ本体部との間には、シート状の弾性部材が配設されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の油圧式アクチュエータ。
前記アクチュエータ本体部の軸方向における端部を封止する封止機構を更に備え、
前記封止機構は、
胴体部を有する封止部材と、
前記アクチュエータ本体部を前記封止部材とともにかしめる筒状のかしめ部材と、
を備え、
前記封止部材の胴体部の外周側には、前記アクチュエータ本体部が挿入され、
前記アクチュエータ本体部の外周側には、前記かしめ部材が挿入され、
前記第１折り返し部と前記かしめ部材との間には、シート状の弾性部材が配設されていることを特徴とする請求項６または７に記載の油圧式アクチュエータ。