(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
前記ハウジング内に移動可能に位置付けられたピストンであって、前記ピストンが、その内部に形成された駆動ポケットを有する、前記ピストンと、
前記ピストンに結合されて前記ピストンとともに動くピストン棒と、
前記ピストンの外部に位置付けられ、前記駆動ポケットと流体連通しているガス発生器と、
を含み、
前記ピストン棒は、前記駆動ポケットの端から延びて前記ピストン棒の少なくとも一部を通って延びる膨張キャビティを画定し、前記膨張キャビティは、一定の容積を有し、
前記膨張キャビティの半径方向最外寸法は、前記駆動ポケットの半径方向最外寸法よりも大きい、加圧ガス式アクチュエータ。
【請求項２】
前記膨張キャビティの前記半径方向最外寸法は、前記膨張キャビティの第１の部分の第１半径方向最外寸法であり、前記膨張キャビティは、第２半径方向最外寸法を有する第２の部分を有し、前記第２半径方向最外寸法は、前記駆動ポケットの前記半径方向最外寸法未満である、請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記膨張キャビティが、止まり穴を含む、請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
ハウジングと、
前記ハウジング内に移動可能に位置付けられたピストン棒であって、前記ピストン棒内に延びる膨張キャビティを画定する、前記ピストン棒と、
前記ピストン棒の外部に位置付けられ、前記膨張キャビティと流体連通しているガス発生器と、
を含み、
前記ピストン棒は、前記ピストン棒の第１の軸方向端から、前記第１の軸方向端の反対側における前記ピストン棒の第２の軸方向端へ前記ピストン棒を通って軸方向に延びる連続的な通路を画定し、
前記膨張キャビティは、第１半径方向最外寸法を備える第１の部分と、前記第１半径方向最外寸法と異なる第２半径方向最外寸法を備える第２の部分とを備え、前記第１の部分は、前記ガス発生器と前記第２の部分との間に配置され、前記第１半径方向最外寸法は前記第２半径方向最外寸法未満である、加圧ガス式アクチュエータ。
【請求項５】
前記膨張キャビティが、前記キャビティの軸方向長さの少なくとも一部に沿って先細りにされる、請求項４に記載のアクチュエータ。
【請求項６】
前記膨張キャビティが、前記キャビティの軸方向長さの少なくとも一部に沿って先細りにされる、請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項７】
駆動ポケットアタッチメントは、前記ピストン棒から分離した部分として形成され、前記ピストン棒に取り付けられ、前記駆動ポケットアタッチメントは駆動ポケットを画定する、請求項４に記載のアクチュエータ。
【請求項８】
前記ピストン棒は、前記ガス発生器と前記膨張キャビティとの間に介在させた駆動ポケットをさらに画定する、請求項４に記載のアクチュエータ。
【請求項９】
前記ピストン棒が、金属製の外側シェルと、前記外側シェルの内部に位置付けられた少なくとも１つのポリマー部とを含む、請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項１０】
前記ピストン棒が、金属製の外側シェルと、前記外側シェルの内部に位置付けられた少なくとも１つのポリマー部とを含む、請求項４に記載のアクチュエータ。
【請求項１１】
前記膨張キャビティの限度を画定するように、前記ピストン棒の前記連続的な通路の内部の所定の場所に位置付け可能なプラグをさらに含む、請求項４に記載のアクチュエータ。
【請求項１２】
アクチュエータを形成する方法によって作られた製品であって、前記方法が、
中空管を設けるステップと、
前記管の内部に少なくとも１つのコアを挿入して、前記管と前記コアとの間に環状プレナムを画定するステップと、
前記環状プレナム内部にフィラー材料を位置付けし、それによって、その内部にチャンバを画定するフィラー材料のスリーブを形成するステップと、
前記チャンバから前記コアを取り除くステップと、
アクチュエータハウジングを設けるステップと、
前記ハウジング内部に前記中空管とフィラー材料のスリーブとを位置付けるステップと、
前記ハウジング内部にガス発生器を固定して、前記ガス発生器と前記ハウジングとの間のガス密封止を形成し、前記ガス発生器が前記チャンバと流体連通するようにするステップと、
を含む、前記製品。
【請求項１３】
当該方法が、前記管の第１の端において当該チャンバと流体連通している駆動ポケットを設けるステップをさらに含む、請求項１２に記載の製品。
【請求項１４】
当該位置付けするステップが、
ポリマー溶融体を含むフィラー材料を設けるステップと、
前記環状プレナム内部に、前記ポリマー溶融体を挿入するステップと、
前記ポリマー溶融体を冷却してポリマースリープを形成し、前記ポリマースリーブ内部に前記チャンバを画定するステップと、
を含む、請求項１２に記載の製品。
【請求項１５】
当該位置付けするステップが、
未硬化のポリマー材料を含むフィラー材料を設けるステップと、
前記環状プレナム内部に、前記未硬化のポリマー材料を挿入するステップと、
前記ポリマー材料を硬化させてポリマースリーブを形成し、前記ポリマースリーブ内部に前記チャンバを画定するステップと、
を含む、請求項１２に記載の製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１４年５月８日出願の米国仮特許出願番号第６１／９９０，１５７号の利益を主張し、その開示は、参照によりその全体が本明細書に組み入れられる。
【０００２】
本明細書に記載された実施形態は、リニアアクチュエータに関し、特に、加圧流体によって駆動されるピストンを組み込んだアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００３】
加圧ガス式アクチュエータでは、異なる用途に必要である異なるアクチュエータ力要件を満たすために、往々にして、特定の力要件を満たすように各々設計された多様な、または選択された異なるアクチュエータを生産するかまたは常備する必要がある。代替的に、ガス発生器からの加圧ガスによって動力供給されるアクチュエータでは、往々にして所与のアクチュエータ内のガス発生器を変更して、所与の用途のために必要とされるアクチュエータ力を発生させるために必要な圧力を提供するように適応させたガス発生器を得ることが必要である。これらの選択肢は、両方とも不経済である。したがって、多様な異なる要件のいずれも満たすために必要とされる作動力を生成することが可能である単一のアクチュエータを経済的に提供することに関して、継続した問題が存在する。
【発明の概要】
【０００４】
本明細書に記載された実施形態の１つの態様では、加圧ガス式アクチュエータが提供される。アクチュエータは、ハウジングと、ハウジング内に移動可能に位置付けられたピストンとを含む。ピストンは、その内部に形成された駆動ポケットを有する。ガス発生器は、ピストンの外部に位置付けられ、駆動ポケットと流体連通している。
【０００５】
本明細書に記載された実施形態の別の態様では、加圧ガス式アクチュエータが提供される。アクチュエータは、ハウジングと、ハウジング内に移動可能に位置付けられたピストン棒とを含む。膨張キャビティは、ピストン棒の内部に延びる。ガス発生器は、ピストン棒の外部に位置付けられ、膨張キャビティと流体連通している。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】作動前の状態の加圧ガス式アクチュエータの断面側面図を示す。
【図２】図１のアクチュエータの、作動後の第１の時点における断面側面図を示す。
【図３】図１のアクチュエータの、第１の時点より後の第２の時点における断面側面図を示す。
【図４】本明細書に記載された別の実施形態による、アクチュエータと、関連するピストン及びピストン棒との部分断面図である。
【図５】本明細書に記載された実施形態によるピストン／ピストン棒の組み合わせの端面図であり、ピストンの端に形成された駆動ポケットの構造を示す。
【図６】図５のピストン／ピストン棒の組み合わせの部分断面図である。
【図６Ａ】記載された別の実施形態による加圧ガス式アクチュエータの、作動前の状態における断面側面図である。
【図７】記載された別の実施形態による加圧ガス式アクチュエータの、作動前の状態における断面側面図である。
【図８】本明細書に記載された実施形態による、車両に設置され、フード持ち上げ装置を組み込んだ歩行者保護システムの一部の概略図である。
【図９Ａ】本明細書に記載された別の実施形態による、アクチュエータハウジング内部に位置付けられたピストン／ピストン棒の組み合わせの一部の概略断面側面図である。
【図９Ｂ】本明細書に記載された別の実施形態による、アクチュエータハウジング内部に位置付けられたピストン／ピストン棒の組み合わせの一部の概略断面側面図である。
【図９Ｃ】本明細書に記載された別の実施形態による、アクチュエータハウジング内部に位置付けられたピストン／ピストン棒の組み合わせの一部の概略断面側面図である。
【図１０Ａ】本明細書に記載された別の実施形態による、ピストン／ピストン棒の組み合わせの概略断面側面図である。
【図１０Ｂ】本明細書に記載された別の実施形態による、ピストン／ピストン棒の組み合わせの概略断面側面図である。
【図１０Ｃ】本明細書に記載された別の実施形態による、ピストン／ピストン棒の組み合わせの概略断面側面図である。
【図１０Ｄ】本明細書に記載された別の実施形態による、ピストン／ピストン棒の組み合わせの概略断面側面図である。
【図１１】本明細書に記載された別の実施形態による、ピストン棒の概略断面側面図である。
【図１２】本明細書に記載された別の実施形態による、ピストン／ピストン棒の組み合わせの概略断面側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
特に定めのない限り、同様の参照番号は、図面のいくつかの図の記載全体にわたって、同様の部分を指す。加えて、本明細書に記載されたさまざまな特徴における寸法に対して目標値が列記されているが、これらの値は、製作公差等の要因に若干起因して変動することがあること、またそのような変動は、本明細書に記載された実施形態の想定範囲内であることが理解される。
【０００８】
図１〜３は、作動前の状態（図１）、及び作動後のさまざまな段階（図２及び３）での加圧ガス式アクチュエータの概略断面側面図を示す。アクチュエータ１０は、任意の好適な装置または機構に搭載されてもよく、該装置または機構に（以下にさらに詳細に記載されるピストン棒５０を介して）動作可能に結合されて、装置または機構に力を伝達してもよい。作動力は、以下に記載されたような方法での、アクチュエータのハウジング内への加圧ガスの導入に応答して発生する。加圧ガスは、ハウジングに（たとえば、ハウジングに組み込まれたガス発生器によって）発生させてもよく、またはガスは、ハウジング内部と流体連通している外部のガス源から、ハウジング内に導入されてもよい。本明細書に記載されたアクチュエータのための１つの可能な用途は、自動車車両のフードの一部を持ち上げることにある。
【０００９】
図１〜３に示される実施形態では、アクチュエータ１０は、ハウジング１２と、ハウジング内部に摺動可能に位置付けられたピストン３０と、ピストンに取り付けられて、ピストンとともに動くピストン棒５０とを有する。ハウジング１２は、第１の端１２ａと、第２の端１２ｂと、ハウジング１２の長手方向中心軸Ｌ１とを画定する最外ハウジング壁１２ｄと、第１及び第２の端に接続する本体１２ｃとを有する。壁１２ｄはさらに、ハウジングの中空内部１２ｅを画定する。図１〜３に示される実施形態では、ハウジングの第１の端１２ａは、その内部に挿入されて、圧着、接着取付、または任意の他の好適な方法によって保持される好適なガス発生器１４（たとえば、周知のマイクロガス発生器）を収納するように半径方向外向きに広がる。代替的に、ガス発生器１４は、任意の好適な保持方法を用いて、ハウジングの第１の端に取り付けられてもよい。ガス発生器１４のガス放出部１４ａは、ハウジング内部に位置付けられ、それによって、ガス発生器の作動後に、発生させたガスがハウジングに流入するようにする。所望であれば、好適な封止（たとえば、エポキシシール、Ｏリングシールまたは他の封止手段；図示せず）を設けて、ガス発生器１４とハウジング１２との間発生させたガスが、ハウジングの外部に漏れることを防止するかまたは最小限にするようにしてもよい。本明細書に記載された実施形態では、ガス発生器１４は、ピストンまたはピストン／ピストン棒の組み合わせの外部に位置付けられる（すなわち、ピストンの内部（たとえば、ピストンに形成されたキャビティの内部）に存在するガス発生器１４の部分はない）。加えて、本明細書に記載された実施形態では、ピストンまたはピストン／ピストン棒の組み合わせは、ガス発生器１４から離間して配置される。
【００１０】
図１〜３に示される実施形態では、ハウジングの第２の端１２ｂは、それを通して、ハウジング内部に摺動可能に位置付けられたピストン３０に取り付けられたピストン棒５０を受けるように構成された開口１２ｆを有する。開口１２ｆは、棒の一部が開口１２ｆを通してハウジングに出入りするときに、ピストン棒５０を横方向に抑制するかまたは支持するようなサイズにされるか、そうでなければそのように構成されてもよい。図１〜３に示された特定の実施形態では、端壁１２ｇは、ハウジング１２の一部から形成され、開口１２ｆは、壁１２ｇに穴あけされるか、または別の方法で形成される。
【００１１】
ピストン３０は、外壁３０ｂを有するベース３０ａを有する。溝３０ｃは、壁３０ｂに形成されて、内部にＯリング４０または別の好適な弾性ガス密封止を受けるように構成される。周知のようにして、Ｏリング４０は、ハウジング壁１２ｄの内表面に弾性的に摺接し、それによってピストン３０と壁１２ｄとの間の実質的なガス密封止を提供する。ピストン３０が、ハウジング壁の内表面に接触しているＯリング４０を備えるハウジング１２内に位置付けられると、Ｏリングとハウジング壁との間の接触領域は、ピストンの比較的高圧側Ｐ１とピストンの比較的低圧側Ｐ２との間の境界を画定する。
【００１２】
図１〜３に示される実施形態では、突起３０ｄは、ベース３０ａから延びる。突起３０ｄは、関連するピストン棒５０を締りばめで係合するように（または、それに対して好適に取り付けるように）、そうでなければ、ピストン棒５０のピストン３０への取り付けを可能にするかまたは容易にするように構成される。
【００１３】
図１〜３に示される実施形態では、駆動ポケット３０ｅは、ピストンベース３０ａに形成される。駆動ポケット３０ｅは、アクチュエータの構築で用いる、その内部に駆動ツールを挿入し得る容器を提供する。駆動ポケット３０ｅは、中心軸Ｌ１に対して平行な軸に沿って、ガス発生器１４に最も近いピストンの表面３０ｓから測定された深さｄ１を有する。特定の実施形態では、駆動ポケット３０ｅを画定する壁は、六角形構造（たとえば、図５に示されるような）に配置され、アクチュエータの構築に用いるための、キャビティ内に挿入された相補的な六角形の駆動ツールを係合する。
【００１４】
特定の実施形態では、所与の駆動ポケットまたは駆動ポケット／膨張キャビティ構造における、駆動ポケット３０ｅを画定する壁によって形成された形状２５０ａは、その特定の駆動ポケットまたは駆動ポケット／膨張キャビティ構造に対応する（及び／またはそれに特有である）ように構成される。たとえば、図４に示されるように構成された膨張キャビティを有するピストン／ピストン棒の組み合わせは、駆動ポケットを画定する壁によって形成された第１の形状（たとえば、六角形）を有してもよく、一方で、図６に示されるように構成された膨張キャビティを有するピストン／ピストン棒の組み合わせは、駆動ポケットを画定する壁によって形成された第２の形状（たとえば、正方形）を有してもよく、この場合、第２の形状は第１の形状とは異なる。加えて、図７に示されるように構成された膨張キャビティを有するピストン／ピストン棒の組み合わせは、駆動ポケットを画定する壁によって形成された第３の形状（たとえば、八角形）を有してもよく、この場合、第３の形状は第１及び第２の形状とは異なる。これにより、駆動ポケットまたは駆動ポケット／膨張キャビティ構造が、駆動ポケットの外側境界形状のみを用いて特定されることが可能になる。
【００１５】
本明細書に記載された実施形態では、駆動ポケットの寸法（深さｄ１を含む）及びポケット外壁によって画定された形状は、アクチュエータの構築を容易にするのに十分な相補的形状の駆動ツールとの係合を提供する必要性、駆動ポケット付近のピストンの所望の壁厚さ等の要因、及び他の関係する要因によって決定される。所望であれば、または必要であれば、これらの駆動ポケット寸法は、多様なピストンサイズ及び構成について標準化されるかまたは一定にされ、それによって、多様な類似のアクチュエータの実施形態を構築するために、単一の駆動ツールが用いられることを可能にしてもよい。駆動ポケットの機能的及び／または空間的要件は、駆動ポケット寸法が他の設計上の考慮点に従って変更され得る度合（もしあれば）を限定する場合がある。しかしながら、可能であれば、駆動ポケット構造及び寸法は、さまざまな空所（たとえば、本明細書に記載されたような空所１００）の容積を変化させるように、またそれに応じてアクチュエータの応答または性能特性を変化させるように変更されてもよい。
【００１６】
図１〜３に示される実施形態では、ピストン３０に形成された調節可能または調整可能な膨張キャビティ３０ｘは、中心軸Ｌ１に対して平行な軸に沿った、駆動ポケット３０ｅの端からの距離ｄ２に延びる。本明細書に記載された実施形態では、膨張キャビティは、ガス発生器１４に近接するかまたは流体連通して位置付けられた端の反対に位置する駆動ポケットの端から延びる。膨張キャビティは、駆動ポケット３０ｅとは分離しており、駆動ポケットと流体連通している。図１〜３に示される実施形態では、膨張キャビティ３０ｘは、駆動ポケット３０ｅと同心であり、突起３０ｄの端に近接して形成された壁３０ｗで終わる止まり穴である。キャビティ３０ｘ及び壁３０ｗは、たとえばピストン３０の端に、止まり穴を方向Ｖに向かって穴あけすることによって画定され得る。このように、膨張キャビティ３０ｘは、ピストン表面３０ｓからのｄ１＋ｄ２の総深さｄＴまで延びる。
【００１７】
図１〜３に示される実施形態では、膨張キャビティ３０ｘは、長手方向に円筒の形状であり、一定の半径を有する。しかしながら、本明細書に記載されたような膨張キャビティは、特定の用のために使用可能である任意の断面及び／または長手方向形状を有していてもよい。また、本明細書に記載された膨張キャビティの実施形態は、関連する駆動ポケットと、または関連するピストン棒またはピストン／ピストン棒の組み合わせと同心であるが、これらの特徴の１以上と同心ではない膨張キャビティが設けられてもよい。
【００１８】
本明細書に記載された実施形態のいずれかでは、膨張キャビティの直径または他の最大外形寸法は、それが近接する駆動ポケットの最大最外寸法と同じか、それよりも大きいかまたは小さくてもよい。図１〜３に示された特定の実施形態では、膨張キャビティ３０ｘの直径は、駆動ポケットの最大最外寸法よりも小さい。この状態は、図５にさらに示され、そこでは、たとえば膨張キャビティ２５０ｂの直径が、駆動ポケットの最大最外寸法（すなわち、六角形の駆動ポケットの交差する平面によって画定された正反対の角の間の距離Ｍ）を下回ることがわかる。
【００１９】
本明細書に記載された実施形態では、駆動ポケットと、膨張キャビティと、ガス発生器を取り囲み、ガス発生器の作動前にガス発生器１４とピストンとの間に位置するハウジング内部の部分とがさらに組み合わさって、ガス発生器１４の作動の結果として生じるガス発生器燃焼生成物の膨張をその内部に収容するように構成されたチャンバまたは空所を画定する。たとえば、図１〜３に示された特定の実施形態では、駆動ポケット３０ｅと、膨張キャビティ３０ｘと、ガス発生器を取り囲み、ガス発生器１４とピストン３０との間に位置するハウジング内部の部分１２ｚとがさらに組み合わせられて、ガス発生器１４の作動の結果として生じるガス発生器燃焼生成物の膨張をその内部に収容するように構成されたチャンバまたは空所（全体として１００で示される）を画定する。また、膨張キャビティ３０ｘは、発生したガスの膨張を制限して流す働きをする。キャビティ３０ｘ内に膨張したガスは、壁３０ｗを押圧して、ピストンの方向Ｖへの移動を起こさせる（図２）。
【００２０】
本明細書に記載された実施形態では、駆動ポケットの形状及び寸法は、好適な駆動ツールを係合する必要性によって制約され得るが、膨張キャビティの形状及び／または寸法は、駆動ポケットの寸法とは無関係に制御可能であり、本明細書に記載されたように、空所の容積を調整するように、または所望の空所容積を提供し、それに応じてアクチュエータ応答特性を調整するように指定されてもよい。たとえば、図１〜３に示される実施形態では、駆動ポケット３０ｅの形状及び寸法は、好適な駆動ツールを係合する必要性によって制約され得るが、膨張キャビティ３０ｘの形状及び／または寸法は、駆動ポケット寸法とは無関係に制御可能であり、本明細書に記載されたように、空所１００の容積を調整するように、または所望の空所容積を提供し、それに応じてアクチュエータ応答特性を調整するように指定されてもよい。より具体的には、他の設計パラメータ、たとえばピストンとガス発生器１４との間の間隔、ピストンのそのストローク長さに沿った移動に起因する空所の増大の既知量、ガス発生器の出力、及び／またはピストン及び／またはピストン棒またはアクチュエータの全長とは無関係に（かつそれらを変更する必要なく）膨張キャビティの容積を制御することによって、ピストンまたはピストン／ピストン棒の組み合わせに作用する圧力（そして、アクチュエータによって及ぼされる、結果として得られる力）は、それに応じて制御され得る。たとえば、膨張キャビティの容積が比較的小さいと、発生させたガスの膨張に対して使用可能である空間は比較的小さく、ピストンに作用する圧力は、比較的高い。反対に、膨張キャビティの容積が比較的高いと、発生させたガスの膨張に対して使用可能である空間は比較的大きく、ピストンに作用する圧力は比較的低い。また、膨張キャビティの容積及び／または駆動ポケットを変更することによって調整または調節されるアクチュエータの力または応答の能力によって、ガス発生器出力を変更する必要なく、応答を制御することが可能になる。したがって、単一のガス出力を有するガス発生器を用いて、広範なアクチュエータ応答を提供し得る。
【００２１】
ピストン３０の製造中、膨張キャビティ３０ｘの深さｄ２を、多様な所望の値のいずれかに調節して、それに応じて、アクチュエータの作動前の膨張キャビティの容積３０ｘを、ひいては空所１００の総容積を増減してもよい。深さｄ２は、ピストンの全長、深さｄ１の寸法、及び突起３０ｄの端におけるピストンの所望の壁厚さ等の要因によって制限され得る。このように、燃焼生成物の膨張を収容するために使用可能である、作動前の空所１００の総容量は、膨張キャビティ３０ｘの全体の寸法（深さｄ２を含む）を独立して制御することによって、制御され得る。
【００２２】
所与のガス発生器出力に所望のピストン起動圧力範囲を提供するために必要とされる空隙室容積は、周知の方法を用いた実験法によって、分析的に及び／または繰り返して判定されてもよい。
【００２３】
特定の実施形態では、ピストン外壁３０ｂの最小厚さは、２ミリメートルである。
特定の実施形態では、ピストン壁３０ｗの最小厚さは、１ミリメートルである。
ピストン棒５０は、それを通して、ピストン棒と位置合わせされた要素（たとえば、車両のフードの一部（図示せず））にアクチュエータ力が伝達される機構である。ピストン棒５０は、ピストンに取り付けられてピストンとともに動く第１の端５０ａを有する。第１の端の反対の第２の端５０ｂは、アクチュエータ力が伝達される要素または機構に取り付ける用に（または、それとの接触を容易にするように）構成され得る。図１〜３に示される実施形態では、ピストン棒５０は中空である。代替的に、ピストン棒（または、その長さの一部）は、図４及び７に示されるように、中実であってもよい。また、ピストン棒は、特定の用途に好適または必要とされる任意の特定の長さ、直径、形状及び／または他の特性を有していてもよい。
【００２４】
本明細書に記載された実施形態では、ピストン棒は、金属材料、ポリマー材料、または任意の他の好適な材料から形成されてもよい。
特定の実施形態では、ピストン棒は、中空シェルまたは管から形成される。シェルは、金属材料または任意の他の好適な材料から形成されてもよい。そして、任意の膨張キャビティのさまざまな部分は、シェルが好適な型または器具に位置付けられたときに、そして所望の膨張キャビティを画定するコアまたはインサート（図示せず）が、シェル内部の中に位置付けられた後、シェル内部に（たとえば、シェル壁に形成された開口を通して）好適な流動性フィラー材料（ポリマー等）を注入することによって、シェル内部の内側に形成される。フィラー材料の注入後、コアが取り除かれて、膨張キャビティが残る。この手順によって、膨張キャビティの容積に対するより高い度合の制御が可能になる。
【００２５】
たとえば、図１１、９Ａ及び９Ｃに示されるように、ピストン棒７５１は、中空シェルまたは管７５２を含む。シェル７５２は、金属材料または任意の他の好適な材料で形成されてもよい。そして、膨張キャビティ７５０ｂのさまざまな部分（たとえば、図１１に示されるような部分７５０ｂ−１及び７５０ｂ−２）は、環状プレナム６０２を画定し、（それらが取り除かれた後に）所望の膨張キャビティを画定するコアまたはインサート（図示せず）がシェル内部の中に位置付けられた後、シェル内部に好適な流動性フィラー材料６００（ポリマー等）を注入することによって、シェル７５２の内部の内側に形成される。フィラー材料６００を注入してプレナムを充填した後、コアが取り除かれて、管の内側に環状スリーブが残り、当該スリーブは、膨張キャビティ７５０ｂを形成するチャンバを含む。この手順によって、膨張キャビティの容積に対するより高い度合の制御が可能になる。
【００２６】
流動性フィラー材料は、たとえばポリマー溶融体、未硬化かつ硬化性のポリマー材料、または任意の他の好適な材料を含み得る。好適な材料の一例は、ＡＢＳ材料であり、これは周知のアクリロニトリル、ブタジエン、及びスチレンの共重合体である。ＡＢＳ材料は、多様な周知の供給元のいずれかから、たとえば、Ｌａｋｅ  Ｏｒｉｏｎ、ＭｉｃｈｉｇａｎのＰｒｅｍｉｅｒ  Ｐｌａｓｔｉｃ  Ｒｅｓｉｎｓ，Ｉｎｃ．から入手し得る。これらの材料の性質は、たとえばｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｂｓｍａｔｅｒｉａｌ．ｃｏｍ／で述べられている。他の好適な材料は、さまざまな配合またはグレードの液晶ポリマー（ＬＣＰ）材料であり、これらは、たとえばＷｉｎｏｎａ、ＭＮのＲＴＰ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手し得る。これらの材料の性質は、たとえばｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｒｔｐｃｏｍｐａｎｙ．ｃｏｍ／ｃｏｎｔａｃｔ／で述べられている。製造者または販売者の推奨に準拠して、用いられる特定の材料が加工されて、冷却されるかまたは硬化されてもよい。
【００２７】
図１１、９Ａ及び９Ｃに示された実施形態の別の態様では、アクチュエータを形成する方法によって製品が作られてもよく、当該方法は、中空管を設けるステップと、管の内部に少なくとも１つのコアを挿入して、管とコアとの間に環状プレナムを画定するステップと、環状プレナム内部にフィラー材料を位置付けし、それによって、フィラー材料からスリーブを形成して、その内部にチャンバを画定するステップと、チャンバからコアを取り除くステップとを含む。
【００２８】
フィラー材料で管を充填した後、駆動ポケットは、膨張キャビティを形成するチャンバと流体連通して位置付けられ得る。駆動ポケットは、たとえば管に、またはフィラー材料に取り付け可能な駆動ポケットアタッチメントに形成されてもよい。
【００２９】
フィラー材料を位置付けするステップは、ポリマー溶融体を含むフィラー材料を設けるステップと、環状プレナム内部に、ポリマー溶融体を挿入するステップと、ポリマー溶融体を冷却してポリマースリープを形成し、ポリマースリーブ内部にチャンバを画定するステップとを含み得る。
【００３０】
代替的に、フィラー材料を位置付けするステップが、未硬化のポリマー材料を含むフィラー材料を設けるステップと、環状プレナム内部に、未硬化のポリマー材料を挿入するステップと、ポリマー材料を硬化させてポリマースリーブを形成し、ポリマースリーブ内部にチャンバを画定するステップとを含み得る。
【００３１】
本方法は、アクチュエータハウジングを設けるステップと、ハウジング内部にピストン棒を位置付けるステップと、ハウジング内部にガス発生器を固定して、ガス発生器とハウジングとの間のガス密封止を形成し、かつガス発生器がチャンバと流体連通するようにするステップとをさらに含み得る。
【００３２】
本明細書に記載された実施形態では、ある一定の設計パラメータの値、たとえばガス発生器のサイズ、ピストンとガス発生器１４との間の間隔、及びピストン３０またはアクチュエータ１０の全長は、所望のピストン棒ストローク長さ、アクチュエータに対して許容可能なエンベロープサイズ等の要因、及び他の関係する要因によって決定されるかまたは制約されることがある。これらの要因は、ピストンとガス発生器との間の間隔、及びピストン／ピストン棒またはアクチュエータの全長が変更され得る度合（もしあれば）を制限することがある。しかしながら、可能であれば、全述したように、ピストンとガス発生器との間の間隔を変更させて、さまざまな空所（たとえば、本明細書に記載された空所１００）の容積を変更するように、そしてそれに応じてアクチュエータの応答または性能特性を変更するようにしてもよい。
【００３３】
図４を参照すると、アクチュエータ及びピストンの特定の実施形態では（たとえば、実施形態１１０、さらには図６、６Ａ及び７に示された実施形態では）、前述したようなピストン１３０及びピストン棒５２は、単一のパーツとして、ピストン／ピストン棒の組み合わせ１５０に形成される。ピストン／ピストン棒１５０は、上述した実施形態における駆動ポケット３０ｅ、膨張キャビティ３０ｘ、及び壁３０ｗと同様に、駆動ポケット１５０ａと、駆動キャビティの端から延びて壁１５０ｃで終端する膨張キャビティ１５０ｂとを有する。膨張キャビティは、ガス発生器１４に近接して位置付けられた端の反対に位置する駆動ポケットの端から延びる。壁１５０ｃは、たとえばピストン１５０の端に、止まり穴を方向Ｖに向かって穴あけすることによって画定され得る。膨張キャビティ１５０ｂ内に膨張したガスは、壁１５０ｃを押圧して、ピストン１５０の方向Ｖへの移動を起こさせる（図２）。
【００３４】
ピストン／ピストン棒１５０は、ハウジング内部１２ｅの中に摺動可能に位置付けられる。ピストン１３０は、外壁１３０ｂを備えるベース１３０ａを有する。溝１３０ｃは、壁１３０ｂに形成されて、その内部にＯリング４０または他の好適な弾性ガス密封止を受けるように構成される。周知のようにして、Ｏリング４０は、ハウジング壁１２ｄの内表面に弾性的に摺接し、それによってピストン１３０と壁１２ｄとの間の実質的なガス密封止を提供する。ピストン１３０が、ハウジング壁の内表面に接触しているＯリング４０を備えるハウジング１２内に位置付けられると、前述したように、Ｏリングとハウジング壁との間の接触領域は、ピストンの高圧側Ｐ１とピストンの低圧側Ｐ２との間の境界を画定する。
【００３５】
駆動ポケット１５０ａは、中心軸Ｌ１に対して平行な軸に沿って、ガス発生器１４に最も近いピストン／ピストン棒１５０の端表面１５０ｓから測定された深さｄｄ１を有する。膨張キャビティ１５０ｂは、同じく中心軸Ｌ１に対して平行な軸に沿って、駆動ポケット１５０ａの端から測定された深さｄｄ２を有する。また、膨張キャビティ１５０ｂは、端表面１５０ｓからの総深さ、ｄｄ１＋ｄｄ２＝ｄｄＴまで延びる。
【００３６】
駆動ポケット１５０ａと、膨張キャビティ１５０ｂと、ガス発生器を取り囲み、ガス発生器１４とピストン３０との間に位置するハウジング内部の部分１１２ｚとがさらに組み合わせられて、ガス発生器１４の作動の結果として生じるガス発生器燃焼生成物の膨張をその内部に受けるように構成されたチャンバまたは空所（全体として２００で示される）を画定する。また、膨張キャビティ１５０ｂは、発生したガスの膨張を制限して流す働きをする。キャビティ１５０ｂ内に膨張したガスは、壁１５０ｃを押圧して、ピストンの方向Ｖへの移動を起こさせる（図２）。
【００３７】
前述の実施形態に関して述べたように、ピストン／ピストン棒１５０の製造中、膨張キャビティ１５０ｂの寸法（深さｄｄ２を含む）は、空所容積に影響を及ぼす他の設計パラメータとは無関係に調整され得る。膨張キャビティの寸法を、多様な所望の値のいずれかに変更して、それに応じて、アクチュエータの作動前の膨張キャビティ１５０ｂの容積を、ひいては空所２００の総容積を増減してもよい。深さｄｄ２は、たとえばピストンの全長及び深さｄｄ１の寸法等の要因によって制限され得る。
【００３８】
このように、前述したような、燃焼生成物の膨張（そして、ピストンに作用する圧力）に適応するように使用可能である、図４の空所２００の作動前の総容積は、膨張キャビティ１５０ｂの全体の寸法（深さｄｄ２を含む）を、空所容積に影響を及ぼす他のパラメータとは無関係に制御することによって制御され得る。また、可能であれば、かつ前述したように、空所の他の構成要素（たとえば、駆動ポケット１５０ａの全体の寸法（深さｄｄ１を含む）及び／またはピストン／ピストン棒１５０とガス発生器１４との間の初期の間隔を変更して、ガスを受ける空所の総容積を調整する支援としてもよい。
【００３９】
特定の実施形態では、駆動ポケット１５０ａあるいは膨張キャビティ１５０ｂを囲むピストン／ピストン棒１５０の最小壁厚さは、２ミリメートルである。
図５、６、及び６Ａを参照すると、特定の実施形態では、かつ前述したように、ピストン２３０及びピストン棒２５２は、前述したように、単一のパーツとして、ピストン／ピストン棒の組み合わせ２５０に形成される。ピストン／ピストン棒２５０は、壁２５１及び深さｄｄ１を有する駆動ポケット２５０ａと、駆動ポケットの端から延びる膨張キャビティ２５０ｂとを有する。膨張キャビティ２５０ｂは、ガス発生器１４に近接して位置付けられた駆動ポケットの端の反対に位置する駆動ポケットの端から延びる。本実施形態では、ピストン／ピストン棒２５０は、駆動ポケットの端から、駆動ポケット端の反対のピストン棒の端までずっと中空である。膨張キャビティ２５０ｂは、駆動ポケットの端から、ピストン棒２５２の長さに沿って延び、ピストン２３０に接合された端の反対に位置するピストン棒の端２５２ｅに近接する。プラグまたはキャップ３００は、ピストン棒端２５２ｅに固定されて、プラグとピストン棒との間の実質的なガス密封止を形成し、それによって、ガス発生器の作動によって発生した膨張するガスを閉じ込めて、膨張キャビティの境界を画定する。膨張キャビティ２５０ｂ内に膨張したガスは、プラグ３００を押圧して、ピストン／ピストン棒２５０の方向Ｖへの移動を起こさせる（図２）。
【００４０】
図６及び６Ａに示された特定の実施形態では、膨張キャビティ２５０ｂは、ピストン棒の第１及び第２の端の間に延びる連続的なキャビティを用いて形成される。膨張キャビティ２５０ｂは、部分２５０ｂ−１と近接し、かつそれと流体連通している第１の部分２５０ｂ−１及び第２の部分２５０ｂ−２を有する。さまざまな膨張キャビティの部分を、棒材の一部を、たとえば周知の方法で、または任意の他の好適な方法によって穿孔することによって形成してもよい。キャビティの第１の部分２５０ｂ−１は、前述したように、駆動ポケットの端からピストン棒の閉塞端に向かう第１の距離ｖ１に延びる。プラグ３００がピストン棒に固定されているため、キャビティの第２の部分２５０ｂ−２は、キャビティの第１の部分２５０ｂ−１から、プラグ３００がピストン棒との封止を形成するところまでの第２の距離ｖ２に延びる。このように、膨張キャビティ２５０ｂの全長は、ｖ１＋ｖ２＝ｖＴである。そして、ピストン及びピストン棒内部に存在する空所の全長は、ｖＴ＋ｄｄｒｉｖｅ（駆動ポケット２５０ａの長さ）＝ｖＴＴである。
【００４１】
図６及び６Ａに示される実施形態では、膨張キャビティの部分２５０ｂ−１及び２５０ｂ−２のいずれかの直径または最外寸法は、膨張キャビティの部分２５０ｂ−１及び２５０ｂ−２の他方の直径または最外寸法よりも大きいかあるいは小さい場合がある。図６及び６Ａに示された特定の実施形態では、膨張キャビティの第１の部分２５０ｂ−１の直径は、膨張キャビティの第２の部分２５０ｂ−２の直径よりも小さい。しかしながら、キャビティの部分２５０ｂ−１及び２５０ｂ−２の長さ及び直径（または最外寸法）の両方が、前述したように、他の設計パラメータとは無関係に調節されて、特定の用途の要件に従った総空所容積を提供することができる。
【００４２】
図６及び６Ａに示された実施形態に類似した別の特定の実施形態では、膨張キャビティは、一定の直径または最外寸法を有し、駆動ポケットの端からピストン棒の第２の端までずっと延びる連続的なキャビティを用いて形成される。本実施形態では、ピストン／ピストン棒２５０は、駆動ポケットの端から、駆動ポケット端の反対のピストン棒の端までずっと中空である。
【００４３】
図６及び６Ａに示された実施形態に類似した別の特定の実施形態では、膨張キャビティの部分２５０ｂ−１及び２５０ｂ−２の少なくとも１つは、キャビティ部分の軸方向長さの少なくとも一部に沿って先細りにされる。この構造は、膨張キャビティ容積に対し、膨張キャビティ部分を所定の長さ以内に制御することのさらなる柔軟性を提供する。図１０Ａ〜１０Ｄは、先細りにされた膨張キャビティ部分のさまざまな構造を示す。これらの実施形態は、図４及び６Ａに示された実施形態と概ね同様であり、そうでなければ本明細書に記載される。他の構造が、さらに考えられる。
【００４４】
図１０Ａでは、ピストン／ピストン棒の組み合わせ３５０は、前述したように、駆動ポケット３５０ａ及び膨張キャビティ３５０ｂを有する。さらに、膨張キャビティ３５０ｂは、その一端に形成された先細り部３５０ｔを有する。
【００４５】
図１０Ｂに示される実施形態は、図１０Ａに示された実施形態と類似しており、ピストン／ピストン棒の組み合わせ３５０は、駆動ポケット３５０ａ及び膨張キャビティの第１の部分３５０ｂを有する。膨張キャビティは、膨張キャビティ部分３５０ｂの端に形成された先細り部３５０ｃと、先細り部３５０ｃから延びてピストン棒の端に続くさらなる膨張キャビティ部分３５０ｆとをさらに有する。
【００４６】
図１０Ｃに示される実施形態では、ピストン／ピストン棒の組み合わせ３５０は、駆動ポケット３５０ａ及び膨張キャビティの第１の部分３５０ｂを有する。膨張キャビティは、膨張キャビティの部分３５０ｂの端に形成された先細り部３５０ｃと、先細り部３５０ｃから延びるさらなる先細り部３５０ｔとを有する。さらなる膨張キャビティの部分３５０ｆは、第２の先細り部３５０ｔから延びて、ピストン棒の端に続く。
【００４７】
図１０Ｄに示される実施形態では、ピストン／ピストン棒の組み合わせ３５０は、駆動ポケット３５０ａ及び膨張キャビティの第１の部分３５０ｂを有する。膨張キャビティは、第１の部分３５０ｂから延びてピストン棒の端に続く先細り部３５０ｒをさらに有する。
【００４８】
また、可能であれば、かつ前述したように、空所他の構成要素（たとえば、全体寸法（駆動ポケット２５０ａの深さｄｄ１を含む）及び／またはピストン／ピストン棒２５０とガス発生器１４との間の初期の間隔を変更して、ガスを受ける空所の総容積を調節する支援としてもよい。
【００４９】
図７に示される実施形態では、ピストン／ピストン棒の組み合わせは、駆動ポケット２５０ａのみを含み、別個の膨張キャビティは省略されている。ピストン棒２５２は、駆動ポケット２５０ａ近傍の中実部２６０ａと、中空部の端から、ピストン２３０に接合された端の反対に位置するピストン棒の端２５２ｅに延びる中空部２６０ｂ（たとえば、パーツ重さを低減させるために設けられる）とを有する。本実施形態では、駆動ポケットの容積は、アクチュエータ応答を制御するように調節される（すなわち、駆動ポケット単独で膨張キャビティとして機能する）。必要な場合に駆動ポケット容積に対して少しの調節を行う能力によって、それに応じて、中空のピストン軸を設ける必要なく、アクチュエータ応答に対して少しの調節を行うことが可能になる。
【００５０】
特定の実施形態では、駆動ポケットは、ピストン及びピストン棒とは別個に形成された駆動ポケットアタッチメントに組み込まれる。駆動ポケットアタッチメントは、溶接、接着剤塗布、ねじ接続、または任意の他の好適な方法を用いて、ピストンまたはピストン棒に取り付けられる。
【００５１】
たとえば、図９Ｂに示された特定の実施形態では、駆動ポケット７３０ｅは、ピストン棒７５０とは別個に形成され、溶接、接着剤塗布、または任意の他の好適な方法を用いてピストン棒に取り付けられた駆動ポケットアタッチメント７３０に形成される。本実施形態では、駆動ポケットアタッチメント７３０は、本質的にピストンとして機能し、アタッチメント７３０が固定されるピストン棒７５０の部分は、中実である。
【００５２】
図９Ａに示された特定の実施形態では、駆動ポケット７３１ｅは、ピストン棒７５１とは別個に形成され、溶接、接着剤塗布、または任意の他の好適な方法を用いてピストン棒に取り付けられた駆動ポケットアタッチメント７３１に形成される。本実施形態では、駆動ポケットアタッチメント７３１は、本質的にピストンとして機能する。アタッチメント７３１は、ピストン棒の中空部７５０ｂ内に延び、膨張キャビティの一部を画定する突起７３１ｐを含み、ピストン棒にアタッチメント７３１を位置付けて固定することを支援する。
【００５３】
図９Ｃに示された特定の実施形態では、駆動ポケット７３１ｅは、図９Ａに示されたものに類似する駆動ポケットアタッチメント７３１に形成される。本実施形態では、駆動ポケットに当接する膨張キャビティの部分７５０ｂは、周知の方法で（たとえば、シェルの壁に形成された開口を通して）ピストン棒７５１の中空部に導入されたフィラー材料６００（本明細書の他の部分に記載された通り）によって画定される。
【００５４】
駆動キャビティを、ピストン及びピストン棒とは別個に形成された部品に組み込むことによって、駆動ポケット近傍の膨張キャビティの部分が、駆動ポケットの最外寸法の直径よりも大きい直径または最外寸法を有して形成されることが可能になる。
【００５５】
図１２は、本明細書に記載された別の実施形態による、ピストン／ピストン棒の組み合わせの概略断面側面図である。本実施形態では、穿孔または通路３４９は、ピストン棒の長さを通って、及び／またはピストン３３０の一部を通って延びる。膨張チャンバ３５０ｂは、プラグ９９０を穿孔３４９に沿って所望の場所に挿入して固定することによって形成され、それによって、膨張チャンバの対応する所望の容積を提供する。プラグ９９０は、ピストン棒に構成され、及び／またはそれに固定されて、それによってプラグと穿孔の壁との間に実質的なガス密封止が形成されるようにする。プラグは、穿孔壁との締りばめを形成してもよく、またはプラグは、任意の他の好適な方法を用いて、適所に固定されてもよい。プラグ９９０は、図１２において、ピストン／ピストン棒の組み合わせの端を基準にして場所ｐ１に挿入され、それによって、膨張キャビティの限度を画定し、第１の所定の容積を有する膨張キャビティを提供して示される。しかしながら、所望であれば、プラグは、代替的に穿孔３４９に場所ｐ２まで挿入されて、第１の容積とは異なる第１の所定の容積を有する膨張キャビティを提供してもよい。プラグ９９０は、任意の好適な材料から形成されてもよい。プラグ９９０を、穿孔３４９の長さに沿って任意の所望の場所に位置付ける能力によって、膨張チャンバ容積に対するより高い度合の制御が提供される。
【００５６】
図８は、本明細書に記載された実施形態による調節可能な膨張キャビティを含むアクチュエータ１０を利用するか又は含む、車両８８０に設置された、フード持ち上げ装置を組み込んだ歩行者保護システム９００の一部の概略図である。歩行者保護システム９００の実施形態では、車載センサ８１０は、車両と歩行者（図示せず）の間の接触を検出する。この検出された接触に応答して、フード持ち上げ機構１０に作動信号が送信され、その結果ガス発生器を作動させるか、そうでなければハウジング１２の内部に加圧ガスを放出して、前述したように、ピストン棒５０のハウジングからの延伸を引き起こす。そして、延伸したピストン棒５０は、車両用フード９０２の一部を引き上げる。フード持ち上げ作動信号は、センサ８１０から、またはセンサ８１０からの車両−歩行者接触信号を受信して、それに応答して作動信号を発生させる、好適に構成されたコントローラ（図示せず）から送信されてもよい。
【００５７】
このように、本発明の実施形態を説明したが、同様のものが、多くのやり方で変更されてもよいことが明らかであろう。そのような変形は、本発明の本質及び範囲からの逸脱として見なされるものではなく、そのような、当業者によって理解されるであろうすべての変更は、以下に続く請求項の範囲内に含まれることが意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図６Ａ】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１】
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【図１２】
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