JP4855242B2 - アクチュエータ - Google Patents

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は、エアバッグ式の拘束装置以外にも、歩行者保護の目的で車両のボンネットを持ち上げる装置や、ステアリング（シャフト／コラム）を引っ込める装置があり、これらの装置にはパイロ式のアクチュエータが使用されている。

アクチュエータには、作動によってピン（ピストン）を押し出すものや、引っ込めるものが知られており、いずれの場合でも作動前にはピストンが移動しないように固定しておく必要がある。

さらに上記拘束装置と組み合わせるアクチュエータでは、ピストン駆動後においても、ピストンが元に戻らないようにしておく必要があり、作動前及び作動後のピストンの移動阻止の構造も単純／簡素なものが、装置全体の小型軽量の点から好ましい。

特許文献１は、火工式のアクチュエータに関する発明である。Fig. 1では、ハウジング１内部にピストン２が摺動可能に配置され、デトネータ３によって駆動するアクチュエータが開示されている。ピストン２には長円の孔２ｂが形成され、突起９が貫通されている。突起９を取り囲むように、ロック（ロッキングエレメント）８が配置されている。作動前に自由端８ａが突起９に当接することで、ピストンは移動を阻止されている。Fig. 2では、Fig. 1のロック８に相当するものが複数形成されている。

Fig. 7では、ピストン２には2つのスタッド２ｚが取り付けられ、一定以上の力で内側へ曲がり、突起に対してピストン２が通過されている。カラム５の１１-１７行目には、このスタッド２ｚによって、作動前と作動後のピストン２の固定が行われることが開示されている。

Fig. 1では、作動時に突起９がロック８の自由端８ａを変形させて、２ｂ’空間から２ｂ”空間へ移動するが、２ｂ”空間が広いため、作動後のピストンを完全に固定するのが難しい。またFig.2では、作動後のピストンの固定が可能であるが、複数のロック８を使用しており、構造が複雑となる。

一方Fig.７では、一応作動前後のピストンの固定が可能と開示されているが、特に作動前は図面上、ピストンの移動に対してロックが掛かる構造ではないため、十分なロック機能を発揮できないものと予想される。

特許文献２のアクチュエータでは、シリンダ内部にピストンが配置されており、作動前の状態（上左図）では、ピストン固定部材１３がピストン２に係止されている。固定部材１３はワッシャ形状であり、その内周部がピストン２に形成された環状溝１２に嵌ることで、作動前のピストンの移動が阻止されている。

点火器５の作動によってピストンが移動すると、固定部材１３が変形し（上右図）、ピストンが押し出されるが、ピストンの逆行に対しては、その動きを阻止するように機能するため、一旦作動した後にピストンが戻ることが阻止される。ただし、この構造においては、固定部材自体の固定が煩雑で、実施例ではアクチュエータ全体を収容する容器Aとの間に挟んで固定している。
US 6,675,692 B1 EP１１６２３３３B1

本発明では、１つの部品で作動前と作動後のピストンを固定することができ、構造が単純なアクチュエータを提供することを課題とする。

〔請求項１〕
請求項１の発明は、課題の解決手段として、
点火手段が接続されたシリンダと、前記シリンダ内に摺動自在に収容されたピストンを有するアクチュエータであって、
前記シリンダ内周面には筒状のストッパが取り付けられており、前記ストッパが、前記シリンダ内周面に固定された本体部と、前記本体部から内側方向に突き出された弾性部材からなる爪部とを有するものであり、
前記ピストンが、長さ方向の所望部位において外径が拡大された拡径部を有しており、
前記点火手段の作動前には、前記爪部が前記拡径部の一部と接触されることで、前記ピストンの軸方向への移動が阻止されており、
前記点火手段の作動後には、前記爪部が前記拡径部の他部と接触されることで、前記ピストンの逆方向への移動が阻止される、アクチュエータを提供する。

このように弾性部材からなる爪部を有するストッパを用いることにより、前記爪部が板バネと同様に作用して、点火手段の作動前にはピストンが移動することを阻止して、点火手段の作動後には、移動したピストンが逆行することを阻止できる。

前記ストッパは、少なくとも爪部が弾性部材から形成されていればよいが、全体が弾性のある金属薄板から形成されていてもよい。このように全体が弾性のある金属薄板から形成されている場合には、例えば、本体部の所定部分を長方形、正方形、台形、三角形等に切り抜いて（但し、一辺を残して他の辺のみを切り抜く）、残った一辺において折り曲げて爪部を形成してもよい。

〔請求項３〕
請求項３の発明は、課題の解決手段として、
点火手段が接続されたシリンダと、前記シリンダ内に摺動自在に収容されたピストンを有するアクチュエータであって、
前記ピストン外周面には筒状のストッパが取り付けられており、前記ストッパが、前記ピストン外周面に固定された本体部と、前記本体部から外側方向に突き出された弾性部材からなる爪部とを有するものであり、
前記点火手段の作動前には、前記爪部が前記シリンダ開口部周縁と接触されることで、前記ピストンの軸方向への移動が阻止されており、
前記点火手段の作動後には、前記シリンダから飛び出した前記爪部が、前記シリンダ開口部の径よりも拡がることで、前記ピストンの逆方向への移動が阻止される、アクチュエータを提供する。

このように弾性部材からなる爪部を有するストッパを用いることにより、前記爪部が板バネと同様に作用して、点火手段の作動前にはピストンが移動することを阻止して、点火手段の作動後には、移動したピストンが逆行することを阻止できる。

前記ストッパは、少なくとも爪部が弾性部材から形成されていればよいが、全体が弾性のある金属薄板から形成されていてもよい。このように全体が弾性のある金属薄板から形成されている場合には、例えば、本体部の所定部分を長方形、正方形、台形、三角形等に切り抜いて（但し、一辺を残して他の辺のみを切り抜く）、残った一辺において折り曲げて爪部を形成してもよい。

本発明のアクチュエータは、シリンダ又はピストンに取り付けた１つの部品により、作動前におけるピストンの移動が阻止され、作動後におけるピストンの逆行も阻止される。

（１）図１、図２のアクチュエータ
図１、図２は、アクチュエータの縦断面図であり、図１が作動前の状態を示し、図２が作動後の状態を示す図である。

アクチュエータ１０は、点火器カラー２０とシリンダ３０が一体化されて外殻が形成されている。点火器カラー２０は、点火器２３と接している本体部２１と、本体部２１から延ばされたカラー筒状接合部２２とを有している。シリンダ３０は、筒状のピストン収容部３１と、ピストン収容部３１の周面から突出されたシリンダ筒状接合部３２とを有している。そして、点火器２３は、シリンダ筒状接合部３２に対して点火器カラー２０によって固定され、シリンダ３０に接続されている。

点火器カラー２０とシリンダ３０は、カラー筒状接合部２２内にシリンダ筒状接合部３２が挿入された状態にて接合されている。接合方法は特に制限されるものではないが、本実施形態では、図示するように予め外表面に段差（溝３２ａ）が付けられたシリンダ筒状接合部３２に対して、本来は平坦面であったカラー筒状接合部２２を被せた状態で、シリンダ筒状接合部３２の外形と一致するように（溝３２ａと同じ形状の溝２２ａが形成されるように）、カラー筒状接合部２２を変形させることで接合されている。なお、点火器カラー２０を使用せず、点火器３０をシリンダ筒状接合部３２に固定してもよい。

点火器２３（公知のアクチュエータやエアバッグ用ガス発生器で使用されるものを使用できる）は、点火器カラー２０、シリンダ本体部３１、シリンダ筒状接合部３２で囲まれた点火器収容空間２５内に固定されている。

シリンダ３０は、両端側にそれぞれ第１開口部３３と第２開口部３４を有しており、側面側には、点火器収容空間２５と連通する連通孔３６を有している。

シリンダ本体部３１は、第１開口部３３と第２開口部３４の間の内周面に段差が形成されており、段差部において、第１開口部３３に面した環状面３７を有している。

シリンダ本体部３１の第１開口部３３と環状面３７の間には、筒状のストッパ４０が取り付けられている。

筒状のストッパ４０は、シリンダ本体部３１と接したストッパ本体部４１と、ストッパ本体部４１の所望部位が長方形状に切り抜かれ（但し、３辺が切り抜かれ、１つの短辺は切り残されている）、先端部が内側（第２シリンダ収容空間４７内）に折り曲げられた爪部４２を有している。なお、爪部４２は、本体部４１に板状のものを固着して形成されたものでもよい。爪部４２は、周方向に等間隔をおいて複数（例えば、２〜８個）が形成されていることが好ましい。

ストッパ４０又は爪部４２は、弾力性のある材質のものからなり、例えば、ステンレス、鉄、アルミニウム等の金属製薄板からなるものである。爪部４２は板バネと同様に外力を加えると変形し、外力を取り去ると、速やかに元の形状又は元の形状に近い形状に復元することで、所定のストッパ作用をするものである。

シリンダ３０内に収容されたピストン５０は、長さ方向の所望位置に外径が拡大された円盤状の拡径部５１を有している。円盤状の拡径部５１は、第１開口部３３に面した環状第２面５３と、第２開口部３４側に面した環状第１面５２を有している。円盤状の拡径部５１の周面５４は、ストッパ本体部４１に当接されており、環状第１面５２の一部は環状面３７に当接されている。円盤状の拡径部５１により、シリンダ３０内は、第１ピストン収容空間４６及び第２ピストン収容空間４７に分離されている。

作動前は、ピストン５０の一端面５０ａは、第１開口部３３に面しているが、第１開口部３３からは突き出していない。ピストン５０の他端面５０ｂは、第２開口部３４から外に突き出されている。

ストッパ４０は、一端側開口部が第１開口部３３側に取り付けられたストッパ固定部材４５に当接され、外周面がシリンダ本体部３１に当接され、内周面の一部が円盤状の拡径部５１の周面５４に当接されることで固定されている。ストッパ固定部材４５は、環状のもので、弾性を有するものでもよく、第１開口部３３の周縁３０ａを内側に折り曲げることで固定されている。

筒状ストッパ４０は、完全な筒状でなくてもよく、図３に示すように、縦方向に貫通したスリット４３（又は貫通していないスリット４３）を有するものでもよい。このようなスリット４３を有するストッパ４０を用いた場合、全体を弾性部材から形成する。そして、このようなストッパ４０をシリンダ３０内に挿入するときは、スリット４３が閉じるように押し縮めて挿入し、挿入後は押し縮めていた力を開放すると、今度はスリット４３が拡がるように復元するので、シリンダ３０への挿入と固定が容易になる。

次に、図１、図２により、本発明のアクチュエータの動作を説明する。なお、点火器２３の作動前には、円盤状の拡径部５１の環状第２面５３と周面５４の境界部分が爪部４２の内側面で押圧されているため、ピストン５０の軸方向への移動は阻止されている。

点火器２３の作動により、着火部２４から燃焼生成物（火炎、高温ガス、衝撃波等）が発生する。発生した燃焼生成物は、着火部２４が面した点火器収容空間２５、連通孔３６を通って、第１ピストン収容空間４６に流入する。そして、燃焼生成物により円盤状の拡径部５１の環状第１面５２が押圧されて、ピストン５０が軸方向に移動する。このとき、爪部４２は、本体部４１に押し付けられるように変形するので、ピストン５０の移動を妨げることはない。

図２に示すようにピストン５０が第１開口部３３から所定長さだけ飛び出したとき、ストッパ固定部材４５に衝突することで停止されるが、このとき、ピストン５０の移動により本体部４１方向に変形されていた爪部４２は、元の形状に復元されており、今度は環状第１面５２に爪部４２の先端部が当接され、環状面３７との間に介在することになり、ピストン５０がシリンダ３０内に引き込まれることが阻止される。また、ピストン５０は、拡径部５１がストッパ固定部材４５と爪部４２で両側から挟み付けられた状態になっているため、がたついたりせず、図２の状態が維持される。

（２）図４、図５のアクチュエータ
図４、図５は、他実施形態のアクチュエータの縦断面図であり、図４が作動前の状態を示し、図５が作動後の状態を示す図である。図４、図５のアクチュエータ１００は、基本的構造は図１、図２のアクチュエータ１０と同じであり、同一番号は同一の構成要素であることを意味する。

図４に示すように、ピストン５０の端面５０ａ側の一部と端面５０ｂ側の一部は、シリンダ３０の外に突き出されている。

ピストン５０の円盤状の拡径部５１と端面５０ａとの間の外周面には、筒状のストッパ１４０が取り付けられている。

筒状のストッパ１４０は、ピストン５０と接したストッパ本体部１４１と、ストッパ本体部１４１の所望部位が長方形状に切り抜かれ（但し、３辺が切り抜かれ、１つの短辺は切り残されている）、先端部が内側（第２シリンダ収容空間４７内）に折り曲げられた爪部１４２を有している。なお、爪部１４２は、本体部１４１に板状のものを固着して形成されたものでもよい。

ストッパ１４０又は爪部１４２は、弾力性のある材質のものからなり、例えば、ステンレス、鉄、アルミニウム等の金属製薄板からなるものである。爪部１４２は板バネと同様に外力を加えると変形し、外力と取り去ると、速やかに元の形状に復元するものである。

ピストン５０の円盤状の拡径部５１とストッパ１４０との間の外周面には、環状溝（又は複数の凹部でもよい）５５が形成されており、ストッパ１４０のうち前記環状溝５５に対向する位置には、ストッパ１４０をピストン５０に固定するためのストッパ固定部材１５０が形成されている。

ストッパ本体部１４１は、ピストン５０と共にシリンダ３０の第１開口部３３から外に突き出されており、爪部１４２は第１開口部３３の内側に位置している。そして、爪部１４２が第１開口部３３の径よりも大きく拡がり、爪部１４２の外面が第１開口部３３の内面に当接し、押圧しているため、点火器２３の作動前において、ピストン５０が軸方向に移動することが阻止されている。

ストッパ固定部材１５０は、筒状のストッパ１４０と一体になったものであり、ストッパ固定部材の本体部１５１と、ストッパ固定部材の本体部１５１の所望部位が長方形状に切り抜かれ（但し、３辺が切り抜かれ、１つの短辺は切り残されている）、先端部が環状溝５５内部に折り曲げられた爪部１５２を有している。爪部１５２は環状溝５５内にきつく嵌め込まれており、この爪部１５２により、筒状のストッパ１４０がピストン５０に対して固定されている。なお、このようなストッパ固定部材１５０を使用せずに、筒状のストッパ１４０を環状溝５５と同じ形状になるように変形させることで（凹ませることで）、ピストン５０に対して筒状のストッパ１４０を固定してもよい。

筒状ストッパ１４０は、完全な筒状でなくてもよく、図６に示すように、縦方向に貫通したスリット１４３（又は貫通していないスリット１４３）を有するものでもよい。このようなスリット１４３を有するストッパ１４０を用いた場合、全体を弾性部材から形成する。そして、このようなストッパ１４０をシリンダ３０内に挿入するときは、スリット１４３が閉じるように押し縮めて挿入し、挿入後は押し縮めていた力を開放すると、今度はスリット１４３が拡がるように復元するので、シリンダ３０への挿入と固定が容易になる。

次に、図４、図５により、本発明のアクチュエータの動作を説明する。なお、点火器２３の作動前には、爪部１４２が第１開口部３３の径よりも大きく拡がっているため、ピストン５０が軸方向に移動することが阻止されている。

点火器２３の作動により、着火部２４から燃焼生成物（火炎、高温ガス、衝撃波等）が発生する。発生した燃焼生成物は、着火部２４が面した点火手段収容空間２５、連通孔３６を通って、第１ピストン収容空間４６に流入する。そして、燃焼生成物により円盤状の拡径部５１の環状第１面５２が押圧されて、ピストン５０が軸方向に移動する。このとき、爪部１４２は、本体部１４１に押し付けられるように内側に変形するので、ピストン５０の移動を妨げることはない。

図４に示すようにピストン５０が第１開口部３３から所定長さだけ飛び出したとき、一旦は本体部１４１に押し付けられるように変形した爪部１４２は元の形状又は元の形状に近似した形状に復元されるため、第１開口部３３の径よりも大きく拡がっている。このため、爪部１４２が第１開口部３３の外側面３０ａに当接され、ピストン５０がシリンダ３０内に引き込まれることが阻止される。また、ピストン５０がシリンダ３０内に引き込まれるような力が加わったときでも、ストッパ固定部材１５０の作用により、ストッパ１４０がピストン５０から脱落することが防止されているので、ストッパ１４０によるピストン５０の移動阻止作用は影響を受けない。

本発明のアクチュエータの作動前の縦断面図。 本発明のアクチュエータの作動後の縦断面図。 図１とは別実施形態のストッパの斜視図。 本発明の他実施形態であるアクチュエータの作動前の縦断面図。 本発明の他実施形態であるアクチュエータの作動後の縦断面図。 図４とは別実施形態のストッパの斜視図。

符号の説明

１０、１００ アクチュエータ
２０ 点火器カラー
２３ 点火器
３０ シリンダ
３３ 第１開口部
４０ ストッパ
４１ 本体部
４１ 爪部
５０ ピストン
１４０ ストッパ
１４１ 本体部
１４１ 爪部

Claims (4)

1. 点火手段が接続されたシリンダと、前記シリンダ内に摺動自在に収容されたピストンを有するアクチュエータであって、
   前記シリンダ内周面には筒状のストッパが取り付けられており、前記ストッパが、前記シリンダ内周面に固定された本体部と、前記本体部から内側方向に突き出された弾性部材からなる爪部とを有するものであり、
   前記ピストンが、長さ方向の所望部位において外径が拡大された拡径部を有しており、
   前記点火手段の作動前には、前記爪部が前記拡径部の一部と接触されることで、前記ピストンの軸方向への移動が阻止されており、
   前記点火手段の作動後には、前記爪部が前記拡径部の他部と接触されることで、前記ピストンの逆方向への移動が阻止される、アクチュエータ。
2. 前記ストッパが有する爪部が、前記本体部が一部を残して一定形状に切り抜かれて形成されたものである、請求項１記載のアクチュエータ。
3. 点火手段が接続されたシリンダと、前記シリンダ内に摺動自在に収容されたピストンを有するアクチュエータであって、
   前記ピストン外周面には筒状のストッパが取り付けられており、前記ストッパが、前記ピストン外周面に固定された本体部と、前記本体部から外側方向に突き出された弾性部材からなる爪部とを有するものであり、
   前記点火手段の作動前には、前記爪部が前記シリンダ開口部周縁と接触されることで、前記ピストンの軸方向への移動が阻止されており、
   前記点火手段の作動後には、前記シリンダから飛び出した前記爪部が、前記シリンダ開口部の径よりも拡がることで、前記ピストンの逆方向への移動が阻止される、アクチュエータ。
4. 前記ストッパが有する爪部が、前記本体部が一部を残して一定形状に切り抜かれて形成されたものである、請求項３記載のアクチュエータ。

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