アクチュエータ
【課題】ロック機構に環状弾性体を使用する構成としても、極力、円滑に、ピストンロッドを前進移動させることができるアクチュエータを提供する。
【解決手段】アクチュエータ３１は、シリンダ３２と、シリンダ内を前進移動するピストンロッド５０と、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６１とを備える。ピストンロッドは、ピストン部５１と、ピストン部から延設される支持ロッド部５５とを備える。ロック機構は、内周縁６２ａをシリンダの内周面３３ｄより突出させて配設される環状弾性体６２と、ピストン部５１の外周面に沿って配設されて、環状弾性体を嵌合させる係止溝５１ａとを備える。支持ロッド部は、環状弾性体の内径寸法よりも小径とされたロッド本体部５７と、支持ロッド部のピストン部側端部に配設されて、ピストン部に向かってピストン部の外径寸法まで漸次拡径していくテーパ面５８ａを有した拡径部５８とを備える。
【解決手段】アクチュエータ３１は、シリンダ３２と、シリンダ内を前進移動するピストンロッド５０と、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６１とを備える。ピストンロッドは、ピストン部５１と、ピストン部から延設される支持ロッド部５５とを備える。ロック機構は、内周縁６２ａをシリンダの内周面３３ｄより突出させて配設される環状弾性体６２と、ピストン部５１の外周面に沿って配設されて、環状弾性体を嵌合させる係止溝５１ａとを備える。支持ロッド部は、環状弾性体の内径寸法よりも小径とされたロッド本体部５７と、支持ロッド部のピストン部側端部に配設されて、ピストン部に向かってピストン部の外径寸法まで漸次拡径していくテーパ面５８ａを有した拡径部５８とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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）。
【０００３】
このフードパネルを上昇させるアクチュエータとしては、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接続させたフードパネルを上昇させるように構成されるものがあった。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。また、ピストンシリンダタイプとして構成される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。
【０００４】
なお、ガス発生器としては、作動信号の入力により火薬やガス発生剤を着火させるマイクロガスジェネレータが使用されており、このようなガス発生器では、火薬の燃焼ガスやガス発生剤の化学反応（酸化反応・酸化燃焼反応）によって生ずるガスを、ピストンロッドを移動させるガスに利用していた。
【特許文献１】特開２００４−３３０９１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来のアクチュエータでは、ロック機構の構造として、シリンダの内周面側に、縮径方向に弾性変形するスナップリング等の環状弾性体を配設させ、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、環状弾性体を嵌合させる係止溝を配設させる構造としていた。
【０００６】
このような従来のアクチュエータでは、ロッドの略全長にわたる外周面をシリンダの内周面に摺動させる構造としているため、シリンダの内周面側に配設された環状弾性体が、ピストンロッドの上昇移動中、常時、ピストンロッドの外周面を縮径方向に押圧していた。この押圧力は、ピストンロッドの上昇に対して摺動抵抗として作用するため、ピストンロッドの円滑な前進移動（上昇移動）が妨げられていた。
【０００７】
本発明は、上述の課題を解決するものであり、ロック機構に環状弾性体を使用する構成としても、極力、円滑に、ピストンロッドを前進移動させることができるアクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、
シリンダと、シリンダ内を前進移動可能に配置されるピストンロッドと、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と、を備え、
ピストンロッドが、
作動時に前進移動するピストン部と、
ピストン部から前進方向に延設され、シリンダの先端壁部から突出して保護対象物を受け止める受止材を支持する支持ロッド部と、
を備えて構成され、
ロック機構が、
シリンダの内周面側におけるピストンロッドの前進移動後の配置位置に、内周縁をシリンダの内周面より突出させて配設され、復元可能に拡径する環状弾性体と、
ピストン部の外周面に沿って配設されて、前進移動したピストンロッドの後退移動を規制可能に、環状弾性体を嵌合させる係止溝と、
を備えて構成されるアクチュエータであって、
支持ロッド部が、
環状弾性体の内径寸法よりも小径として、前進移動時にシリンダの先端壁部から突出するロッド本体部と、
支持ロッド部のピストン部側端部に配設されて、ピストン部に向かってピストン部の外径寸法まで漸次拡径していくテーパ面を有した拡径部と、
を備えて構成されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係るアクチュエータでは、前進移動時にシリンダの先端壁部から突出するロッド本体部の外径が、環状弾性体の内径よりも小径に構成されていることから、アクチュエータが作動して、シリンダ内に配置されたピストンロッドのピストン部が前進移動する際、ピストン部から延びる支持ロッド部におけるロッド本体部の外周面が環状弾性体の内周面に圧接しない。すなわち、ピストンロッドの前進移動時に、環状弾性体の有する縮径方向の弾性力により、ロッド本体部が押圧されることがないため、ピストンロッドは円滑に前進移動することができる。
【００１０】
その後、支持ロッド部の拡径部が環状弾性体の配設位置を通過する際には、拡径部が、環状弾性体の内径をピストン部の外径寸法まで徐々に拡径させるため、環状弾性体は、ピストン部の係止溝に嵌合するための縮径方向の付勢力を有する状態となる。ついで、ピストンロッドが前進移動を完了した際には、環状弾性体が縮径方向に復元してピストン部の係止溝に嵌合し、ピストンロッドの後退移動を規制することができる。そして、拡径部は、環状弾性体を円滑にピストン部の外径寸法まで拡径させるような角度のテーパ面を備えていれば、支持ロッド部の全長に設ける必要はなく、短い長さ寸法で構成できる。そのため、拡径部の長さを短くすることに比例して、ピストンロッドは、支持ロッド部が環状弾性体に拡径部を接触させるまで、一層迅速に前進移動することができることとなる。
【００１１】
したがって、本発明に係るアクチュエータでは、ロック機構に環状弾性体を使用する構成としても、極力、円滑に、ピストンロッドを前進移動させることができる。
【００１２】
なお、本願の環状弾性体としては、例えば、ばね鋼等からなるスナップリングが例示できる。また、保護対象物としては、歩行者、乗員等の人に限らず、バンパ等の車体の部品が例示できる。
【００１３】
また、ピストンロッドを移動させる駆動源としては、油、水、空気等の気体（ガス）等の作動用流体の流体圧、ソレノイドの吸引力、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明すると、図１〜４に示すように、実施形態のアクチュエータ３１は、車両Ｖに搭載される自動車用安全装置としての歩行者保護装置Ｍ１におけるフード跳ね上げ装置（以下、跳ね上げ装置と略す）ＦＵに使用されるものであり、この跳ね上げ装置ＦＵは、アクチュエータ３１の作動時に、フードパネル１５の後端１５ｃを上昇させる。そして、実施形態のアクチュエータ３１は、車両Ｖのフードパネル１５の後端１５ｃ付近における左右両縁の左縁１５ｄ付近と右縁１５ｅ付近との下方に配設されている。歩行者保護装置Ｍ１は、歩行者を受け止めることとなる受止材としてのフードパネル１５の後端１５ｃを上昇させるための跳ね上げ装置ＦＵと、フロントピラー４から歩行者を保護するエアバッグ１０を有したエアバッグ装置ＡＢと、を備えて構成されている。
【００１５】
なお、車両Ｖのフロントバンパ５には、図１に示すように、保護対象物としての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からの信号に基いて車両Ｖの歩行者との衝突を検知若しくは予測した際、エアバッグ装置ＡＢのインフレーター１１（図４参照）と、跳ね上げ装置ＦＵのアクチュエータ３１における駆動源としてのガス発生器４８（図６参照）と、を作動させるように構成されている。
【００１６】
また、本明細書では、前後と上下の方向は、それぞれ、車両Ｖの前後と上下の方向と一致し、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。
【００１７】
フードパネル１５は、図１〜４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１５ｃ近傍に配置されるヒンジ部１６により、車両Ｖのボディ１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１５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、上面側のアウタパネル１５ａと、下面側に位置してアウタパネル１５ａより強度を向上させたインナパネル１５ｂと、から構成されている。フードパネル１５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、塑性変形するものであり、変形量を増大させるように、車両Ｖの歩行者との衝突時、跳ね上げ装置ＦＵのアクチュエータ３１を作動させて、エンジンルームＥＲの上方に大きな空間を空けることを目的として、後端１５ｃを上昇させることとなる。また、実施形態の跳ね上げ装置ＦＵでは、フードパネル１５の後端１５ｃを持ち上げて、カウル７とフードパネル１５の後端１５ｃとの間に、エアバッグ１０を突出させる大きな隙間Ｓ（図４参照）を設ける役目も果たしている。
【００１８】
ヒンジ部１６は、フードパネル１５の後端１５ｃ側における左縁１５ｄと右縁１５ｅ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に連結される取付フランジ２ａに固定されるヒンジベース１７、フードパネル１５側に固定される取付ブラケット２０、及び、ヒンジベース１７と取付ブラケット２０とに連結されるヒンジアーム１９、を備えて構成されている（図３参照）。各ヒンジアーム１９は、図２，３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１７側の元部端１９ａが、支持軸１８を利用してヒンジベース１７に対して回動可能に連結され、元部端１９ａから離れる先端１９ｂが、取付ブラケット２０に溶接等を利用して結合されている。各支持軸１８は、それらの軸方向を車両Ｖの左右方向に沿って配設させている。そのため、フードパネル１５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１８を回転中心として、各ヒンジアーム１９の先端１９ｂ側とともに、フードパネル１５の前端１５ｆ側（図１参照）を前開きで上昇させることとなる。
【００１９】
なお、ヒンジアーム１９の先端１９ｂ近傍付近は、アクチュエータ３１の作動時における支持ロッド部５５のフードパネル１５の後端１５ｃの押し上げ時、塑性変形する塑性変形部１９ｃとしている（図４参照）。ちなみに、フードパネル１５の前端ｆ側には、通常閉塞用として、前端１５ｆ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１５の後端１５ｃの上昇時でも、前端１５ｆ側は、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側から外れることはない。
【００２０】
エアバッグ装置ＡＢは、図３，４に示すように、エアバッグ１０、エアバッグ１０に膨張用ガスを供給するインフレーター１１、エアバッグ１０とインフレーター１１とを収納するケース１２、及び、エアバッグ１０とインフレーター１１とを収納したケース１２を開き可能に覆うエアバッグカバー１３、を備えて構成され、フードパネル１５の後端１５ｃにおける左縁１５ｄと右縁１５ｅとの下方付近のカウル７の部位に搭載されている。エアバッグ装置ＡＢは、跳ね上げ装置ＦＵが作動してフードパネル１５の後端１５ｃを上昇させた際、その後端１５ｃとカウル７との間の隙間Ｓから、エアバッグ１０を突出させるように、インフレーター１１が作動して、折り畳まれたエアバッグ１０に膨張用ガスが供給される。そして、エアバッグ１０は、膨張用ガスを流入させると、ケース１２の後部側の開口１２ａを覆っていたエアバッグカバー１３の扉部１３ａを押し開いて展開膨張し、左右のフロントピラー４，４の前面側を覆うこととなる（図１参照）。
【００２１】
なお、カウル７は、図３に示すように、ボディ１側の剛性の高い金属製（板金製）のカウルパネル７ａと、カウルパネル７ａの上方のカウルルーバ７ｂと、を備えて構成されている。カウルルーバ７ｂは、合成樹脂製として、後端側をフロントウインドシールド３の下部３ａ側に連ならせるように配設されている。フロントウインドシールド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。
【００２２】
そして、実施形態の場合、カウルパネル７ａには、エアバッグ装置ＡＢのケース１２が取り付けられている。また、カウルルーバ７ｂは、エアバッグカバー１３とアクチュエータ３１の上方を覆うアクチュエータカバー２４とが、他の一般部とともに、一体的に成形されて製造されている。アクチュエータカバー２４は、左右のアクチュエータ３１の上方に配置されて、円筒状のスリーブ部２５で囲まれたエリアに、作動時のアクチュエータ３１における支持ロッド部５５の頭部５６に押されて開く扉部２６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８と、硬質部８より柔軟性を有した軟質部９と、を備えて構成されている。軟質部９は、既述のエアバッグカバー１３と、アクチュエータカバー２４の扉部２６を含めたスリーブ部２５付近と、を構成している。
【００２３】
跳ね上げ装置ＦＵは、図３〜５に示すように、アクチュエータ３１とフードパネル１５側に配設される受け座２２とを備えて構成されている。アクチュエータ３１は、図１に示すように、フードパネル１５の左右のヒンジ部１６の二箇所に対応して、フードパネル１５の左右両縁の後端１５ｃの下方に配設されて、図６に示すように、それぞれ、ガス発生器４８の作動時に発生する作動用ガスＧを駆動源とするピストンシリンダタイプとして、シリンダ３２内にピストンロッド５０が収納されて構成されている。受け座２２は、フードパネル１５の後端１５ｃの下面に配設された取付ブラケット２０の部位に取り付けられて、下面２２ａが、アクチュエータ３１の上昇移動する支持ロッド部５５の先端の頭部５６を受け止め可能に構成されている。
【００２４】
実施形態のアクチュエータ３１は、図３〜５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２９止めされる断面Ｕ字状の取付ブラケット２８により保持されて、フードパネル１５の左右両縁の後端１５ｃの下方に配設されている。そして、各アクチュエータ３１は、図６，７に示すように、シリンダ３２と、シリンダ３２内に摺動可能に収納したピストンロッド５０と、前進移動（実施形態の場合には、上昇移動）したピストンロッド５０の後退移動（実施形態の場合には、下降移動）を規制するロック機構６１と、を備えて構成されている。
【００２５】
シリンダ３２は、図６〜８に示すように、略円筒状の周壁３３と、周壁３３の上下端にそれぞれ固定される上側キャップ３６、下側キャップ４４と、を備えて構成されている。周壁３３の上端側内周面には、周方向の全周にわたって凹む凹部３３ｃが形成され、凹部３３ｃの底面側を、円環状として、環状弾性体６２が配設される配設段部３４としている。配設段部３４は、上昇移動後のピストンロッド５０のピストン部５１における係止溝５１ａの位置と略一致する位置に設けられ、上面３４ａによって、環状弾性体６２を支持することとなる。
【００２６】
環状弾性体６２は、ピストンロッド５０の前進移動（実施形態では、上昇移動）後に、ピストン部５１の係止溝５１ａに嵌合して、ピストンロッド５０の後退移動（実施形態では、下降移動）を規制するロック機構６１を構成するもので、内周縁６２ａをシリンダ３２の周壁３３の内周面３３ｄより突出させて、復元可能にピストン部５１の外径寸法まで拡径可能な状態で、配設段部３４に配設されている。なお、実施形態の場合には、環状弾性体６２は、ばね鋼製のスナップリング（Ｃリング）から構成されている。
【００２７】
周壁３３の上端側の上側キャップ３６は、作動前のピストンロッド５０の支持ロッド部５５における頭部５６が収容される頭部収容凹部３７ａを有した先端壁部３７と、先端壁部３７より外径寸法を小径とされて下方に延設され、シリンダ３２の上端側内周面を構成する略円筒状の内壁部３８と、を備えて構成されている。内壁部３８は、上下方向に貫通されて、支持ロッド部５５のロッド本体部５７を挿通させる挿通孔３９と、挿通孔３９の下方に配設されて、上昇移動したピストンロッド５０の拡径部５８を収容可能な拡径部収容凹部４０と、を有している。
【００２８】
また、上側キャップ３６の内壁部３８は、外周面３８ｂに、シリンダ３２の周壁３３における上端内周に設けられた雌ねじ３３ａに螺合する雄ねじ３８ａを備えている。そして、上側キャップ３６は、挿通孔３９に支持ロッド部５３のロッド本体部５７を挿通させて、内壁部３８の雄ねじ３８ａを周壁３３の雌ねじ３３ａに螺合させて、周壁３３に取り付けられている。ロック機構６１を構成する環状弾性体６２は、内壁部３８の下端面３８ｃと配設段部３４の上面３４ａとの間で、シリンダ３２の周壁３３の内周面３３ｄより内周縁６２ａを突出させた状態で、拡径と縮径との変形を許容されて保持されている。
【００２９】
なお、頭部収容凹部３７ａの内周面には、支持ロッド部５５の頭部５６に圧接されるＯリング４１が配設される。これにより、シリンダ３２内の気密性が確保され、かつ、支持ロッド部５５の頭部５６のがたつきが防止されている。
【００３０】
周壁３３の下端側の下側キャップ４４は、周壁３３の下端を塞ぐように配設される元部端壁部４５と、元部端壁部４５の外周縁から上方に延びる略円筒状の周壁部４６と、を備えて構成されている。元部端壁部４５には、上下方向に貫通した挿通孔４５ａの周縁を利用して、ガス発生器４８が取り付けられている。周壁部４６は、内周面に、シリンダ３２の周壁３３における下端外周に設けられた雄ねじ３３ｂに螺合する雌ねじ４６ａを備えている。そして、下側キャップ４４は、元部端壁部４５にガス発生器４８を取り付けた状態で、雌ねじ４６ａを雄ねじ３３ｂに螺合させて、周壁３３に取り付けられている。
【００３１】
ガス発生器４８は、マイクロガスジェネレータが使用されており、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４９が結線されている。ガス発生器４８は、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に点火させ、さらに、その点火された火薬の着火によってガス発生剤を燃焼させて燃焼ガスを発生させ、そのガス（燃焼ガス）を作動用ガスＧとしてシリンダ３２内のピストン部５１の下面５１ｂ側へ供給することとなる。
【００３２】
ピストンロッド５０は、アクチュエータ３１の作動時、シリンダ３２内に流入される作動用ガスＧにより前進移動するピストン部５１と、ピストン部５１から前進方向（実施形態では、上昇方向）に同軸的に延設され、シリンダ３２の先端壁部３７から突出し、保護対象物を受け止める受止材としてのフードパネル１５を支持する支持ロッド部５５と、を備えて構成されている。
【００３３】
ピストン部５１は、円盤状として、外周面に、周方向の全周にわたって凹んだ係止溝５１ａが形成されている。係止溝５１ａは、ピストンロッド５０の前進移動（実施形態では、上昇移動）完了後、シリンダ３２の周壁３３における配設段部３４に配設された環状弾性体６２に嵌合されて、ピストンロッド５０の後退移動（実施形態では、下降移動）を規制するロック機構６１を構成している。なお、ピストン部５１の係止溝５１ａより下方の外周面には、シリンダ３２の周壁３３の内周面３３ｄに圧接されるピストンリング５２が配設され、シリンダ３２内のピストン部５１とガス発生器４８との間の気密性を確保している。
【００３４】
支持ロッド部５５は、前進移動（実施形態では、上昇移動）時にシリンダ３２の先端壁部３７から突出するロッド本体部５７と、ピストン部５１側の端部に配設されて、環状弾性体６２を拡径させる拡径部５８と、を備えて構成されている。なお、支持ロッド部５５は、ロッド本体部５７の上端に、上昇移動時にフードパネル１５の後端１５ｃの取付ブラケット２０に設けられた受け座２２に当接して、フードパネル１５の後端１５ｃを押し上げる円柱状の頭部５６を備えている。
【００３５】
ロッド本体部５７は、上下方向に長い円柱状とされ、アクチュエータ３１の作動時、先端壁部３７から突出して、フードパネル１５の後端１５ｃの持ち上げストロークを確保するもので、図５に示すように、塑性変形可能に、鋼等の金属材から構成されている。また、ロッド本体部５７の外周面が環状弾性体６２の内周面と圧接することがないように、外径寸法Ｄ０を環状弾性体６２の内径寸法ｄより小径とされている(図８のＡ参照)。
【００３６】
拡径部５８は、縦断面を略台形状として、ロッド本体部５７の下端外周からピストン部５１の上端外周縁に向かって、ピストン部５１の外形寸法Ｄ１(図８のＢ参照)まで漸次拡径するテーパ状の外周面（以下、「テーパ面」という）５８ａを有している。テーパ面５８ａは、図７に示すように、ピストンロッド５０の上昇移動時において、支持ロッド部５５のロッド本体部５７が環状弾性体６２を通過した後、環状弾性体６２の内周面と圧接し始める。その後、拡径部５８は、ピストンロッド５０の上昇移動に伴って、徐々に、環状弾性体６２の内径寸法ｄをピストン部５１の外径寸法Ｄ１まで拡径させることとなる。
【００３７】
そして、図６、図７に示すように、拡径部５８のテーパ面５８ａの上方側の部位が、拡径部収容凹部４０の上縁側の内周縁（挿通孔３９の下端の内周縁）４０ａに当接して、ピストンロッド５０の上昇移動が停止すると、拡径された状態の環状弾性体６２は、自身の持つ縮径方向の弾性力による弾性変形によって、ピストン部５１の係止溝５１ａに嵌合して、ピストンロッド５０の後退移動を規制することとなる。すなわち、ロック機構６１を構成する環状弾性体６２は、拡径状態の外径寸法Ｄ２から、ピストン部５１の係止溝５１ａとシリンダ３２の周壁３３の配設段部３４とに跨るような外径寸法Ｄ３(図８のＢ参照)となるように復元し、ロック機構６１を構成する係止溝５１ａに嵌合されることとなり、その位置で、ピストンロッド５０の後退移動が規制されることとなる。
【００３８】
なお、図６のＡに二点鎖線で示したように、シリンダ３２の上側キャップ３６における拡径部収容凹部４０を構成する内周面４０ｂは、ピストンロッド５０の拡径部５８におけるテーパ面５８ａと平行なテーパ状としてもよい。この場合、拡径部５８のテーパ面５８ａの略全面が、内周面（テーパ面）４０ｂに当接してピストンロッド５０の上昇移動を完了させるため、ピストンロッド５０は、上昇移動を安定して完了させることができる。
【００３９】
また、実施形態では、ピストン部５１と、拡径部５８と、ロッド本体部５７とを一体として構成しているが、勿論、それぞれを別体として構成してもよい。別体とした場合には、支持ロッド部は、例えば、ピストン部に対して、ねじ孔への締め付けと取り外しによって、取り替え可能に組み付ける構成とすることができる。そして、支持ロッド部の塑性変形による歩行者の運動エネルギー吸収量を大きくしたり小さくしたりする場合には、ロッド本体部を太くして、曲げ剛性を高くした支持ロッド部に変更したり、あるいは、ロッド本体部を細くして、曲げ剛性を低くした支持ロッド部に取り替えればよい。また、支持ロッド部の塑性変形応力を調整するためには、材質を変更してもよい。
【００４０】
この実施形態の歩行者保護装置Ｍ１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、各跳ね上げ装置ＦＵのアクチュエータ３１におけるガス発生器４８を作動させるとともに、エアバッグ装置ＡＢのインフレーター１１を作動させる。
【００４１】
そして、アクチュエータ３１のガス発生器４８が作動されれば、図３、図４、及び、図６のＡ，Ｂに示すように、発生した作動用ガスＧがシリンダ３２の周壁３３内のピストン部５１を押し上げ、ピストン部５１から延びる支持ロッド部５５の上端の頭部５６が、アクチュエータカバー２４の扉部２６を押し開いて、受け座２２に当接し、さらに、フードパネル１５の後端１５ｃを上昇させ、後端１５ｃ側に、フードパネル１５とカウル７との間に隙間Ｓを形成する。また、エアバッグ装置ＡＢのインフレーター１１が作動すれば、図１，２の二点鎖線や図４に示すように、折り畳まれて収納されていたエアバッグ１０は、インフレーター１１からのガスを流入させて、エアバッグカバー１３の扉部１３ａを押し開いてケース１２から突出し、さらに、隙間Ｓを経て、フロントウインドシールド３の上方側に突出するように膨張する。膨張を完了させたエアバッグ１０は、フロントピラー４の前方側を覆うこととなる。
【００４２】
そして、実施形態のアクチュエータ３１では、前進移動時にシリンダ３２の先端壁部３７から突出するロッド本体部５７の外径寸法Ｄ０が、環状弾性体６２の内径寸法ｄよりも小径に構成されていることから、アクチュエータ３１が作動して、シリンダ３２内に配置されたピストンロッド５０のピストン部５１が前進移動する際、ピストン部５１から延びる支持ロッド部５５におけるロッド本体部５７の外周面が環状弾性体６２の内周面に圧接しない。すなわち、ピストンロッド５０の前進移動時に、環状弾性体６２の有する縮径方向の弾性力により、ロッド本体部５７が押圧されることがないため、ピストンロッド５０は円滑に前進移動することができる。
【００４３】
その後、支持ロッド部５５の拡径部５８が環状弾性体６２の配設位置を通過する際には、拡径部５８が、環状弾性体６２の内径をピストン部５１の外径寸法Ｄ１まで徐々に拡径させるため、環状弾性体６２は、ピストン部５１の係止溝５１ａに嵌合するための縮径方向の付勢力を有する状態となる。ついで、ピストンロッド５０が前進移動を完了した際には、環状弾性体６２が縮径方向に復元してピストン部５１の係止溝５１ａに嵌合し、ピストンロッド５０の後退移動を規制することができる。そして、拡径部５８は、環状弾性体６２を円滑にピストン部５１の外径寸法Ｄ１まで拡径させるような角度α(図６のＡ参照)のテーパ面５８ａを備えていれば、支持ロッド部５５の全長に設ける必要はなく、短い長さ寸法で構成できる。そのため、拡径部５８の長さを短くすることに比例して、ピストンロッド５０は、支持ロッド部５５が環状弾性体６２に拡径部５８を接触させるまで、一層迅速に前進移動することができることとなる。なお、拡径部５８は、ピストンロッド５０が迅速に前進移動できるように、支持ロッド部５５における前進移動ストローク距離の約３分の１以下の範囲の長さ寸法で構成されることが望ましい(実施形態では約８分の１としている)。また、テーパ面５８ａは、環状弾性体６２を円滑に拡径でき、かつ、拡径部５８の長さ寸法を長くしないように、支持ロッド部５５の移動方向を基準として３０度から４５度前後(実施形態では３０度としている)の角度αに設定されることが望ましい。
【００４４】
したがって、実施形態のアクチュエータでは、ロック機構６１に環状弾性体６２を使用する構成としても、極力、円滑に、ピストンロッド５０を前進移動させることができる。
【００４５】
なお、実施形態では、受止材としてのフードパネル１５が保護対象物としての歩行者を受け止める際、フードパネル１５が、塑性変形して、歩行者の運動エネルギーを吸収し、衝撃を緩和して歩行者を受け止めることができ、さらに、図５に示すように、適宜、支持ロッド部５５のロッド本体部５７も、曲げ変形等のように塑性変形して、歩行者の運動エネルギーを吸収することから、フードパネル１５の変形に加えて、支持ロッド部５５の変形により、一層、衝撃を緩和して歩行者を受け止めることができることとなる。
【００４６】
また、実施形態のアクチュエータ３１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、歩行者保護装置Ｍ１以外の装置に使用してもよい。例えば、図９に示すように、運転者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Ｍ２に、アクチュエータ３１を使用してもよい。
【００４７】
この膝保護装置Ｍ２は、保護対象物としての運転者ＤＲの膝Ｋを受け止めて、運転者ＤＲの膝Ｋを保護するものであり、車両の前面衝突時、アクチュエータ３１が作動し、インストルメントパネル７１に配設された膝受止材７２を後方側に押し出し、膝Ｋが前進して膝受止材７２と衝突した際、支持ロッド部５５のロッド本体部５７を曲げ塑性変形させて、運転者ＤＲの運動エネルギーを、膝Ｋを受け止めつつ吸収することとなる。なお、膝受止材７２は、下端７２ｂ側を、インストルメントパネル７１に取り付けられたヒンジ部７３に軸支されて、アクチュエータ３１の作動時、上端７２ａがヒンジ部７６を回転中心として後方側に押し出されることとなる。
【００４８】
また、実施形態のアクチュエータ３１では、ピストンロッド５０を前進移動させる駆動源として、ガス発生器４８が発生する作動用ガスＧを使用したが、勿論、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もよい。
【００４９】
さらに、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。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施形態のアクチュエータを使用した歩行者保護装置を搭載させた車両の斜視図である。
【図２】実施形態のアクチュエータを使用した歩行者保護装置を搭載させた車両の拡大部分平面図である。
【図３】実施形態の歩行者保護装置における車両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。
【図４】実施形態の歩行者保護装置の作動時を示す概略縦断面図である。
【図５】実施形態のアクチュエータの支持ロッド部の塑性変形状態を示す概略図である。
【図６】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。
【図７】実施形態のアクチュエータの拡大部分縦断面図であり、環状弾性体が拡径部により拡径されて、係止溝に嵌合するまでを示す。
【図８】実施形態のアクチュエータのロック機構を構成する弾性環状体の部位における概略横断面図であり、作動前と作動完了時とを示し、図６のVIII−VIII部位に対応する。
【図９】実施形態の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１５…（受止材）フードパネル、
３１…アクチュエータ、
３２…シリンダ、
３３…（シリンダの）周壁、
３７…先端壁部、
５０…ピストンロッド、
５１…ピストン部、
５１ａ…係止溝、
５５…支持ロッド部、
５７…ロッド本体部、
５８…拡径部、
５８ａ…テーパ面、
６１…ロック機構、
６２…環状弾性体、
６２ａ…内周縁、
Ｇ…（作動用流体）作動用ガス、
Ｍ１…（自動車用安全装置）歩行者保護装置。
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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）。
【０００３】
このフードパネルを上昇させるアクチュエータとしては、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接続させたフードパネルを上昇させるように構成されるものがあった。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。また、ピストンシリンダタイプとして構成される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。
【０００４】
なお、ガス発生器としては、作動信号の入力により火薬やガス発生剤を着火させるマイクロガスジェネレータが使用されており、このようなガス発生器では、火薬の燃焼ガスやガス発生剤の化学反応（酸化反応・酸化燃焼反応）によって生ずるガスを、ピストンロッドを移動させるガスに利用していた。
【特許文献１】特開２００４−３３０９１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来のアクチュエータでは、ロック機構の構造として、シリンダの内周面側に、縮径方向に弾性変形するスナップリング等の環状弾性体を配設させ、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、環状弾性体を嵌合させる係止溝を配設させる構造としていた。
【０００６】
このような従来のアクチュエータでは、ロッドの略全長にわたる外周面をシリンダの内周面に摺動させる構造としているため、シリンダの内周面側に配設された環状弾性体が、ピストンロッドの上昇移動中、常時、ピストンロッドの外周面を縮径方向に押圧していた。この押圧力は、ピストンロッドの上昇に対して摺動抵抗として作用するため、ピストンロッドの円滑な前進移動（上昇移動）が妨げられていた。
【０００７】
本発明は、上述の課題を解決するものであり、ロック機構に環状弾性体を使用する構成としても、極力、円滑に、ピストンロッドを前進移動させることができるアクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、
シリンダと、シリンダ内を前進移動可能に配置されるピストンロッドと、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と、を備え、
ピストンロッドが、
作動時に前進移動するピストン部と、
ピストン部から前進方向に延設され、シリンダの先端壁部から突出して保護対象物を受け止める受止材を支持する支持ロッド部と、
を備えて構成され、
ロック機構が、
シリンダの内周面側におけるピストンロッドの前進移動後の配置位置に、内周縁をシリンダの内周面より突出させて配設され、復元可能に拡径する環状弾性体と、
ピストン部の外周面に沿って配設されて、前進移動したピストンロッドの後退移動を規制可能に、環状弾性体を嵌合させる係止溝と、
を備えて構成されるアクチュエータであって、
支持ロッド部が、
環状弾性体の内径寸法よりも小径として、前進移動時にシリンダの先端壁部から突出するロッド本体部と、
支持ロッド部のピストン部側端部に配設されて、ピストン部に向かってピストン部の外径寸法まで漸次拡径していくテーパ面を有した拡径部と、
を備えて構成されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係るアクチュエータでは、前進移動時にシリンダの先端壁部から突出するロッド本体部の外径が、環状弾性体の内径よりも小径に構成されていることから、アクチュエータが作動して、シリンダ内に配置されたピストンロッドのピストン部が前進移動する際、ピストン部から延びる支持ロッド部におけるロッド本体部の外周面が環状弾性体の内周面に圧接しない。すなわち、ピストンロッドの前進移動時に、環状弾性体の有する縮径方向の弾性力により、ロッド本体部が押圧されることがないため、ピストンロッドは円滑に前進移動することができる。
【００１０】
その後、支持ロッド部の拡径部が環状弾性体の配設位置を通過する際には、拡径部が、環状弾性体の内径をピストン部の外径寸法まで徐々に拡径させるため、環状弾性体は、ピストン部の係止溝に嵌合するための縮径方向の付勢力を有する状態となる。ついで、ピストンロッドが前進移動を完了した際には、環状弾性体が縮径方向に復元してピストン部の係止溝に嵌合し、ピストンロッドの後退移動を規制することができる。そして、拡径部は、環状弾性体を円滑にピストン部の外径寸法まで拡径させるような角度のテーパ面を備えていれば、支持ロッド部の全長に設ける必要はなく、短い長さ寸法で構成できる。そのため、拡径部の長さを短くすることに比例して、ピストンロッドは、支持ロッド部が環状弾性体に拡径部を接触させるまで、一層迅速に前進移動することができることとなる。
【００１１】
したがって、本発明に係るアクチュエータでは、ロック機構に環状弾性体を使用する構成としても、極力、円滑に、ピストンロッドを前進移動させることができる。
【００１２】
なお、本願の環状弾性体としては、例えば、ばね鋼等からなるスナップリングが例示できる。また、保護対象物としては、歩行者、乗員等の人に限らず、バンパ等の車体の部品が例示できる。
【００１３】
また、ピストンロッドを移動させる駆動源としては、油、水、空気等の気体（ガス）等の作動用流体の流体圧、ソレノイドの吸引力、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明すると、図１〜４に示すように、実施形態のアクチュエータ３１は、車両Ｖに搭載される自動車用安全装置としての歩行者保護装置Ｍ１におけるフード跳ね上げ装置（以下、跳ね上げ装置と略す）ＦＵに使用されるものであり、この跳ね上げ装置ＦＵは、アクチュエータ３１の作動時に、フードパネル１５の後端１５ｃを上昇させる。そして、実施形態のアクチュエータ３１は、車両Ｖのフードパネル１５の後端１５ｃ付近における左右両縁の左縁１５ｄ付近と右縁１５ｅ付近との下方に配設されている。歩行者保護装置Ｍ１は、歩行者を受け止めることとなる受止材としてのフードパネル１５の後端１５ｃを上昇させるための跳ね上げ装置ＦＵと、フロントピラー４から歩行者を保護するエアバッグ１０を有したエアバッグ装置ＡＢと、を備えて構成されている。
【００１５】
なお、車両Ｖのフロントバンパ５には、図１に示すように、保護対象物としての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からの信号に基いて車両Ｖの歩行者との衝突を検知若しくは予測した際、エアバッグ装置ＡＢのインフレーター１１（図４参照）と、跳ね上げ装置ＦＵのアクチュエータ３１における駆動源としてのガス発生器４８（図６参照）と、を作動させるように構成されている。
【００１６】
また、本明細書では、前後と上下の方向は、それぞれ、車両Ｖの前後と上下の方向と一致し、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。
【００１７】
フードパネル１５は、図１〜４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１５ｃ近傍に配置されるヒンジ部１６により、車両Ｖのボディ１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１５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、上面側のアウタパネル１５ａと、下面側に位置してアウタパネル１５ａより強度を向上させたインナパネル１５ｂと、から構成されている。フードパネル１５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、塑性変形するものであり、変形量を増大させるように、車両Ｖの歩行者との衝突時、跳ね上げ装置ＦＵのアクチュエータ３１を作動させて、エンジンルームＥＲの上方に大きな空間を空けることを目的として、後端１５ｃを上昇させることとなる。また、実施形態の跳ね上げ装置ＦＵでは、フードパネル１５の後端１５ｃを持ち上げて、カウル７とフードパネル１５の後端１５ｃとの間に、エアバッグ１０を突出させる大きな隙間Ｓ（図４参照）を設ける役目も果たしている。
【００１８】
ヒンジ部１６は、フードパネル１５の後端１５ｃ側における左縁１５ｄと右縁１５ｅ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に連結される取付フランジ２ａに固定されるヒンジベース１７、フードパネル１５側に固定される取付ブラケット２０、及び、ヒンジベース１７と取付ブラケット２０とに連結されるヒンジアーム１９、を備えて構成されている（図３参照）。各ヒンジアーム１９は、図２，３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１７側の元部端１９ａが、支持軸１８を利用してヒンジベース１７に対して回動可能に連結され、元部端１９ａから離れる先端１９ｂが、取付ブラケット２０に溶接等を利用して結合されている。各支持軸１８は、それらの軸方向を車両Ｖの左右方向に沿って配設させている。そのため、フードパネル１５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１８を回転中心として、各ヒンジアーム１９の先端１９ｂ側とともに、フードパネル１５の前端１５ｆ側（図１参照）を前開きで上昇させることとなる。
【００１９】
なお、ヒンジアーム１９の先端１９ｂ近傍付近は、アクチュエータ３１の作動時における支持ロッド部５５のフードパネル１５の後端１５ｃの押し上げ時、塑性変形する塑性変形部１９ｃとしている（図４参照）。ちなみに、フードパネル１５の前端ｆ側には、通常閉塞用として、前端１５ｆ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１５の後端１５ｃの上昇時でも、前端１５ｆ側は、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側から外れることはない。
【００２０】
エアバッグ装置ＡＢは、図３，４に示すように、エアバッグ１０、エアバッグ１０に膨張用ガスを供給するインフレーター１１、エアバッグ１０とインフレーター１１とを収納するケース１２、及び、エアバッグ１０とインフレーター１１とを収納したケース１２を開き可能に覆うエアバッグカバー１３、を備えて構成され、フードパネル１５の後端１５ｃにおける左縁１５ｄと右縁１５ｅとの下方付近のカウル７の部位に搭載されている。エアバッグ装置ＡＢは、跳ね上げ装置ＦＵが作動してフードパネル１５の後端１５ｃを上昇させた際、その後端１５ｃとカウル７との間の隙間Ｓから、エアバッグ１０を突出させるように、インフレーター１１が作動して、折り畳まれたエアバッグ１０に膨張用ガスが供給される。そして、エアバッグ１０は、膨張用ガスを流入させると、ケース１２の後部側の開口１２ａを覆っていたエアバッグカバー１３の扉部１３ａを押し開いて展開膨張し、左右のフロントピラー４，４の前面側を覆うこととなる（図１参照）。
【００２１】
なお、カウル７は、図３に示すように、ボディ１側の剛性の高い金属製（板金製）のカウルパネル７ａと、カウルパネル７ａの上方のカウルルーバ７ｂと、を備えて構成されている。カウルルーバ７ｂは、合成樹脂製として、後端側をフロントウインドシールド３の下部３ａ側に連ならせるように配設されている。フロントウインドシールド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。
【００２２】
そして、実施形態の場合、カウルパネル７ａには、エアバッグ装置ＡＢのケース１２が取り付けられている。また、カウルルーバ７ｂは、エアバッグカバー１３とアクチュエータ３１の上方を覆うアクチュエータカバー２４とが、他の一般部とともに、一体的に成形されて製造されている。アクチュエータカバー２４は、左右のアクチュエータ３１の上方に配置されて、円筒状のスリーブ部２５で囲まれたエリアに、作動時のアクチュエータ３１における支持ロッド部５５の頭部５６に押されて開く扉部２６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８と、硬質部８より柔軟性を有した軟質部９と、を備えて構成されている。軟質部９は、既述のエアバッグカバー１３と、アクチュエータカバー２４の扉部２６を含めたスリーブ部２５付近と、を構成している。
【００２３】
跳ね上げ装置ＦＵは、図３〜５に示すように、アクチュエータ３１とフードパネル１５側に配設される受け座２２とを備えて構成されている。アクチュエータ３１は、図１に示すように、フードパネル１５の左右のヒンジ部１６の二箇所に対応して、フードパネル１５の左右両縁の後端１５ｃの下方に配設されて、図６に示すように、それぞれ、ガス発生器４８の作動時に発生する作動用ガスＧを駆動源とするピストンシリンダタイプとして、シリンダ３２内にピストンロッド５０が収納されて構成されている。受け座２２は、フードパネル１５の後端１５ｃの下面に配設された取付ブラケット２０の部位に取り付けられて、下面２２ａが、アクチュエータ３１の上昇移動する支持ロッド部５５の先端の頭部５６を受け止め可能に構成されている。
【００２４】
実施形態のアクチュエータ３１は、図３〜５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２９止めされる断面Ｕ字状の取付ブラケット２８により保持されて、フードパネル１５の左右両縁の後端１５ｃの下方に配設されている。そして、各アクチュエータ３１は、図６，７に示すように、シリンダ３２と、シリンダ３２内に摺動可能に収納したピストンロッド５０と、前進移動（実施形態の場合には、上昇移動）したピストンロッド５０の後退移動（実施形態の場合には、下降移動）を規制するロック機構６１と、を備えて構成されている。
【００２５】
シリンダ３２は、図６〜８に示すように、略円筒状の周壁３３と、周壁３３の上下端にそれぞれ固定される上側キャップ３６、下側キャップ４４と、を備えて構成されている。周壁３３の上端側内周面には、周方向の全周にわたって凹む凹部３３ｃが形成され、凹部３３ｃの底面側を、円環状として、環状弾性体６２が配設される配設段部３４としている。配設段部３４は、上昇移動後のピストンロッド５０のピストン部５１における係止溝５１ａの位置と略一致する位置に設けられ、上面３４ａによって、環状弾性体６２を支持することとなる。
【００２６】
環状弾性体６２は、ピストンロッド５０の前進移動（実施形態では、上昇移動）後に、ピストン部５１の係止溝５１ａに嵌合して、ピストンロッド５０の後退移動（実施形態では、下降移動）を規制するロック機構６１を構成するもので、内周縁６２ａをシリンダ３２の周壁３３の内周面３３ｄより突出させて、復元可能にピストン部５１の外径寸法まで拡径可能な状態で、配設段部３４に配設されている。なお、実施形態の場合には、環状弾性体６２は、ばね鋼製のスナップリング（Ｃリング）から構成されている。
【００２７】
周壁３３の上端側の上側キャップ３６は、作動前のピストンロッド５０の支持ロッド部５５における頭部５６が収容される頭部収容凹部３７ａを有した先端壁部３７と、先端壁部３７より外径寸法を小径とされて下方に延設され、シリンダ３２の上端側内周面を構成する略円筒状の内壁部３８と、を備えて構成されている。内壁部３８は、上下方向に貫通されて、支持ロッド部５５のロッド本体部５７を挿通させる挿通孔３９と、挿通孔３９の下方に配設されて、上昇移動したピストンロッド５０の拡径部５８を収容可能な拡径部収容凹部４０と、を有している。
【００２８】
また、上側キャップ３６の内壁部３８は、外周面３８ｂに、シリンダ３２の周壁３３における上端内周に設けられた雌ねじ３３ａに螺合する雄ねじ３８ａを備えている。そして、上側キャップ３６は、挿通孔３９に支持ロッド部５３のロッド本体部５７を挿通させて、内壁部３８の雄ねじ３８ａを周壁３３の雌ねじ３３ａに螺合させて、周壁３３に取り付けられている。ロック機構６１を構成する環状弾性体６２は、内壁部３８の下端面３８ｃと配設段部３４の上面３４ａとの間で、シリンダ３２の周壁３３の内周面３３ｄより内周縁６２ａを突出させた状態で、拡径と縮径との変形を許容されて保持されている。
【００２９】
なお、頭部収容凹部３７ａの内周面には、支持ロッド部５５の頭部５６に圧接されるＯリング４１が配設される。これにより、シリンダ３２内の気密性が確保され、かつ、支持ロッド部５５の頭部５６のがたつきが防止されている。
【００３０】
周壁３３の下端側の下側キャップ４４は、周壁３３の下端を塞ぐように配設される元部端壁部４５と、元部端壁部４５の外周縁から上方に延びる略円筒状の周壁部４６と、を備えて構成されている。元部端壁部４５には、上下方向に貫通した挿通孔４５ａの周縁を利用して、ガス発生器４８が取り付けられている。周壁部４６は、内周面に、シリンダ３２の周壁３３における下端外周に設けられた雄ねじ３３ｂに螺合する雌ねじ４６ａを備えている。そして、下側キャップ４４は、元部端壁部４５にガス発生器４８を取り付けた状態で、雌ねじ４６ａを雄ねじ３３ｂに螺合させて、周壁３３に取り付けられている。
【００３１】
ガス発生器４８は、マイクロガスジェネレータが使用されており、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４９が結線されている。ガス発生器４８は、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に点火させ、さらに、その点火された火薬の着火によってガス発生剤を燃焼させて燃焼ガスを発生させ、そのガス（燃焼ガス）を作動用ガスＧとしてシリンダ３２内のピストン部５１の下面５１ｂ側へ供給することとなる。
【００３２】
ピストンロッド５０は、アクチュエータ３１の作動時、シリンダ３２内に流入される作動用ガスＧにより前進移動するピストン部５１と、ピストン部５１から前進方向（実施形態では、上昇方向）に同軸的に延設され、シリンダ３２の先端壁部３７から突出し、保護対象物を受け止める受止材としてのフードパネル１５を支持する支持ロッド部５５と、を備えて構成されている。
【００３３】
ピストン部５１は、円盤状として、外周面に、周方向の全周にわたって凹んだ係止溝５１ａが形成されている。係止溝５１ａは、ピストンロッド５０の前進移動（実施形態では、上昇移動）完了後、シリンダ３２の周壁３３における配設段部３４に配設された環状弾性体６２に嵌合されて、ピストンロッド５０の後退移動（実施形態では、下降移動）を規制するロック機構６１を構成している。なお、ピストン部５１の係止溝５１ａより下方の外周面には、シリンダ３２の周壁３３の内周面３３ｄに圧接されるピストンリング５２が配設され、シリンダ３２内のピストン部５１とガス発生器４８との間の気密性を確保している。
【００３４】
支持ロッド部５５は、前進移動（実施形態では、上昇移動）時にシリンダ３２の先端壁部３７から突出するロッド本体部５７と、ピストン部５１側の端部に配設されて、環状弾性体６２を拡径させる拡径部５８と、を備えて構成されている。なお、支持ロッド部５５は、ロッド本体部５７の上端に、上昇移動時にフードパネル１５の後端１５ｃの取付ブラケット２０に設けられた受け座２２に当接して、フードパネル１５の後端１５ｃを押し上げる円柱状の頭部５６を備えている。
【００３５】
ロッド本体部５７は、上下方向に長い円柱状とされ、アクチュエータ３１の作動時、先端壁部３７から突出して、フードパネル１５の後端１５ｃの持ち上げストロークを確保するもので、図５に示すように、塑性変形可能に、鋼等の金属材から構成されている。また、ロッド本体部５７の外周面が環状弾性体６２の内周面と圧接することがないように、外径寸法Ｄ０を環状弾性体６２の内径寸法ｄより小径とされている(図８のＡ参照)。
【００３６】
拡径部５８は、縦断面を略台形状として、ロッド本体部５７の下端外周からピストン部５１の上端外周縁に向かって、ピストン部５１の外形寸法Ｄ１(図８のＢ参照)まで漸次拡径するテーパ状の外周面（以下、「テーパ面」という）５８ａを有している。テーパ面５８ａは、図７に示すように、ピストンロッド５０の上昇移動時において、支持ロッド部５５のロッド本体部５７が環状弾性体６２を通過した後、環状弾性体６２の内周面と圧接し始める。その後、拡径部５８は、ピストンロッド５０の上昇移動に伴って、徐々に、環状弾性体６２の内径寸法ｄをピストン部５１の外径寸法Ｄ１まで拡径させることとなる。
【００３７】
そして、図６、図７に示すように、拡径部５８のテーパ面５８ａの上方側の部位が、拡径部収容凹部４０の上縁側の内周縁（挿通孔３９の下端の内周縁）４０ａに当接して、ピストンロッド５０の上昇移動が停止すると、拡径された状態の環状弾性体６２は、自身の持つ縮径方向の弾性力による弾性変形によって、ピストン部５１の係止溝５１ａに嵌合して、ピストンロッド５０の後退移動を規制することとなる。すなわち、ロック機構６１を構成する環状弾性体６２は、拡径状態の外径寸法Ｄ２から、ピストン部５１の係止溝５１ａとシリンダ３２の周壁３３の配設段部３４とに跨るような外径寸法Ｄ３(図８のＢ参照)となるように復元し、ロック機構６１を構成する係止溝５１ａに嵌合されることとなり、その位置で、ピストンロッド５０の後退移動が規制されることとなる。
【００３８】
なお、図６のＡに二点鎖線で示したように、シリンダ３２の上側キャップ３６における拡径部収容凹部４０を構成する内周面４０ｂは、ピストンロッド５０の拡径部５８におけるテーパ面５８ａと平行なテーパ状としてもよい。この場合、拡径部５８のテーパ面５８ａの略全面が、内周面（テーパ面）４０ｂに当接してピストンロッド５０の上昇移動を完了させるため、ピストンロッド５０は、上昇移動を安定して完了させることができる。
【００３９】
また、実施形態では、ピストン部５１と、拡径部５８と、ロッド本体部５７とを一体として構成しているが、勿論、それぞれを別体として構成してもよい。別体とした場合には、支持ロッド部は、例えば、ピストン部に対して、ねじ孔への締め付けと取り外しによって、取り替え可能に組み付ける構成とすることができる。そして、支持ロッド部の塑性変形による歩行者の運動エネルギー吸収量を大きくしたり小さくしたりする場合には、ロッド本体部を太くして、曲げ剛性を高くした支持ロッド部に変更したり、あるいは、ロッド本体部を細くして、曲げ剛性を低くした支持ロッド部に取り替えればよい。また、支持ロッド部の塑性変形応力を調整するためには、材質を変更してもよい。
【００４０】
この実施形態の歩行者保護装置Ｍ１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、各跳ね上げ装置ＦＵのアクチュエータ３１におけるガス発生器４８を作動させるとともに、エアバッグ装置ＡＢのインフレーター１１を作動させる。
【００４１】
そして、アクチュエータ３１のガス発生器４８が作動されれば、図３、図４、及び、図６のＡ，Ｂに示すように、発生した作動用ガスＧがシリンダ３２の周壁３３内のピストン部５１を押し上げ、ピストン部５１から延びる支持ロッド部５５の上端の頭部５６が、アクチュエータカバー２４の扉部２６を押し開いて、受け座２２に当接し、さらに、フードパネル１５の後端１５ｃを上昇させ、後端１５ｃ側に、フードパネル１５とカウル７との間に隙間Ｓを形成する。また、エアバッグ装置ＡＢのインフレーター１１が作動すれば、図１，２の二点鎖線や図４に示すように、折り畳まれて収納されていたエアバッグ１０は、インフレーター１１からのガスを流入させて、エアバッグカバー１３の扉部１３ａを押し開いてケース１２から突出し、さらに、隙間Ｓを経て、フロントウインドシールド３の上方側に突出するように膨張する。膨張を完了させたエアバッグ１０は、フロントピラー４の前方側を覆うこととなる。
【００４２】
そして、実施形態のアクチュエータ３１では、前進移動時にシリンダ３２の先端壁部３７から突出するロッド本体部５７の外径寸法Ｄ０が、環状弾性体６２の内径寸法ｄよりも小径に構成されていることから、アクチュエータ３１が作動して、シリンダ３２内に配置されたピストンロッド５０のピストン部５１が前進移動する際、ピストン部５１から延びる支持ロッド部５５におけるロッド本体部５７の外周面が環状弾性体６２の内周面に圧接しない。すなわち、ピストンロッド５０の前進移動時に、環状弾性体６２の有する縮径方向の弾性力により、ロッド本体部５７が押圧されることがないため、ピストンロッド５０は円滑に前進移動することができる。
【００４３】
その後、支持ロッド部５５の拡径部５８が環状弾性体６２の配設位置を通過する際には、拡径部５８が、環状弾性体６２の内径をピストン部５１の外径寸法Ｄ１まで徐々に拡径させるため、環状弾性体６２は、ピストン部５１の係止溝５１ａに嵌合するための縮径方向の付勢力を有する状態となる。ついで、ピストンロッド５０が前進移動を完了した際には、環状弾性体６２が縮径方向に復元してピストン部５１の係止溝５１ａに嵌合し、ピストンロッド５０の後退移動を規制することができる。そして、拡径部５８は、環状弾性体６２を円滑にピストン部５１の外径寸法Ｄ１まで拡径させるような角度α(図６のＡ参照)のテーパ面５８ａを備えていれば、支持ロッド部５５の全長に設ける必要はなく、短い長さ寸法で構成できる。そのため、拡径部５８の長さを短くすることに比例して、ピストンロッド５０は、支持ロッド部５５が環状弾性体６２に拡径部５８を接触させるまで、一層迅速に前進移動することができることとなる。なお、拡径部５８は、ピストンロッド５０が迅速に前進移動できるように、支持ロッド部５５における前進移動ストローク距離の約３分の１以下の範囲の長さ寸法で構成されることが望ましい(実施形態では約８分の１としている)。また、テーパ面５８ａは、環状弾性体６２を円滑に拡径でき、かつ、拡径部５８の長さ寸法を長くしないように、支持ロッド部５５の移動方向を基準として３０度から４５度前後(実施形態では３０度としている)の角度αに設定されることが望ましい。
【００４４】
したがって、実施形態のアクチュエータでは、ロック機構６１に環状弾性体６２を使用する構成としても、極力、円滑に、ピストンロッド５０を前進移動させることができる。
【００４５】
なお、実施形態では、受止材としてのフードパネル１５が保護対象物としての歩行者を受け止める際、フードパネル１５が、塑性変形して、歩行者の運動エネルギーを吸収し、衝撃を緩和して歩行者を受け止めることができ、さらに、図５に示すように、適宜、支持ロッド部５５のロッド本体部５７も、曲げ変形等のように塑性変形して、歩行者の運動エネルギーを吸収することから、フードパネル１５の変形に加えて、支持ロッド部５５の変形により、一層、衝撃を緩和して歩行者を受け止めることができることとなる。
【００４６】
また、実施形態のアクチュエータ３１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、歩行者保護装置Ｍ１以外の装置に使用してもよい。例えば、図９に示すように、運転者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Ｍ２に、アクチュエータ３１を使用してもよい。
【００４７】
この膝保護装置Ｍ２は、保護対象物としての運転者ＤＲの膝Ｋを受け止めて、運転者ＤＲの膝Ｋを保護するものであり、車両の前面衝突時、アクチュエータ３１が作動し、インストルメントパネル７１に配設された膝受止材７２を後方側に押し出し、膝Ｋが前進して膝受止材７２と衝突した際、支持ロッド部５５のロッド本体部５７を曲げ塑性変形させて、運転者ＤＲの運動エネルギーを、膝Ｋを受け止めつつ吸収することとなる。なお、膝受止材７２は、下端７２ｂ側を、インストルメントパネル７１に取り付けられたヒンジ部７３に軸支されて、アクチュエータ３１の作動時、上端７２ａがヒンジ部７６を回転中心として後方側に押し出されることとなる。
【００４８】
また、実施形態のアクチュエータ３１では、ピストンロッド５０を前進移動させる駆動源として、ガス発生器４８が発生する作動用ガスＧを使用したが、勿論、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もよい。
【００４９】
さらに、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。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施形態のアクチュエータを使用した歩行者保護装置を搭載させた車両の斜視図である。
【図２】実施形態のアクチュエータを使用した歩行者保護装置を搭載させた車両の拡大部分平面図である。
【図３】実施形態の歩行者保護装置における車両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。
【図４】実施形態の歩行者保護装置の作動時を示す概略縦断面図である。
【図５】実施形態のアクチュエータの支持ロッド部の塑性変形状態を示す概略図である。
【図６】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。
【図７】実施形態のアクチュエータの拡大部分縦断面図であり、環状弾性体が拡径部により拡径されて、係止溝に嵌合するまでを示す。
【図８】実施形態のアクチュエータのロック機構を構成する弾性環状体の部位における概略横断面図であり、作動前と作動完了時とを示し、図６のVIII−VIII部位に対応する。
【図９】実施形態の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１５…（受止材）フードパネル、
３１…アクチュエータ、
３２…シリンダ、
３３…（シリンダの）周壁、
３７…先端壁部、
５０…ピストンロッド、
５１…ピストン部、
５１ａ…係止溝、
５５…支持ロッド部、
５７…ロッド本体部、
５８…拡径部、
５８ａ…テーパ面、
６１…ロック機構、
６２…環状弾性体、
６２ａ…内周縁、
Ｇ…（作動用流体）作動用ガス、
Ｍ１…（自動車用安全装置）歩行者保護装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車用安全装置に使用され、
シリンダと、該シリンダ内を前進移動可能に配置されるピストンロッドと、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と、を備え、
前記ピストンロッドが、
作動時に前進移動するピストン部と、
該ピストン部から前進方向に延設され、前記シリンダの先端壁部から突出して保護対象物を受け止める受止材を支持する支持ロッド部と、
を備えて構成され、
前記ロック機構が、
前記シリンダの内周面側における前記ピストンロッドの前進移動後の配置位置に、内周縁を前記シリンダの内周面より突出させて配設され、復元可能に拡径する環状弾性体と、
前記ピストン部の外周面に沿って配設されて、前進移動した前記ピストンロッドの後退移動を規制可能に、前記環状弾性体を嵌合させる係止溝と、
を備えて構成されるアクチュエータであって、
前記支持ロッド部が、
前記環状弾性体の内径寸法よりも小径として、前進移動時に前記シリンダの先端壁部から突出するロッド本体部と、
前記支持ロッド部のピストン部側端部に配設されて、前記ピストン部に向かって前記ピストン部の外径寸法まで漸次拡径していくテーパ面を有した拡径部と、
を備えて構成されていることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項１】
自動車用安全装置に使用され、
シリンダと、該シリンダ内を前進移動可能に配置されるピストンロッドと、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と、を備え、
前記ピストンロッドが、
作動時に前進移動するピストン部と、
該ピストン部から前進方向に延設され、前記シリンダの先端壁部から突出して保護対象物を受け止める受止材を支持する支持ロッド部と、
を備えて構成され、
前記ロック機構が、
前記シリンダの内周面側における前記ピストンロッドの前進移動後の配置位置に、内周縁を前記シリンダの内周面より突出させて配設され、復元可能に拡径する環状弾性体と、
前記ピストン部の外周面に沿って配設されて、前進移動した前記ピストンロッドの後退移動を規制可能に、前記環状弾性体を嵌合させる係止溝と、
を備えて構成されるアクチュエータであって、
前記支持ロッド部が、
前記環状弾性体の内径寸法よりも小径として、前進移動時に前記シリンダの先端壁部から突出するロッド本体部と、
前記支持ロッド部のピストン部側端部に配設されて、前記ピストン部に向かって前記ピストン部の外径寸法まで漸次拡径していくテーパ面を有した拡径部と、
を備えて構成されていることを特徴とするアクチュエータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−２０８６９４（Ｐ２００９−２０８６９４Ａ）
【公開日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５５５５１（Ｐ２００８−５５５５１）
【出願日】平成２０年３月５日（２００８．３．５）
【出願人】（０００２４１４６３）豊田合成株式会社 (3,467)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月５日（２００８．３．５）
【出願人】（０００２４１４６３）豊田合成株式会社 (3,467)
【Ｆターム（参考）】
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