(57)【要約】【課題】ロック状態のピストンロッドに所定値以上のエネルギーが与えられた時に、エネルギーを吸収することができるアクチュエータを提供する。【解決手段】ピストンロッド５を中空のシリンダ２の内径よりも小径に形成する。ピストンロッド５をシリンダ２の軸線Ｌ方向に相対移動可能となるようにシリンダ２の内部に挿入する。ロック機構３０はピストンロッド５をシリンダ２の前端部から突出させた状態でピストンロッド５のシリンダ２に対する相対移動をロックする。ロック機構３０によりロックされた状態でピストンロッド５に軸線Ｌ方向に沿った方向から所定値以上の荷重が与えられた時に、ピストンロッド５がシリンダ２に挿入される方向に相対移動可能となるように塑性変形する塑性変形部２１をピストンロッド５が有している。【選択図】    図１
2004308785.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空のシリンダと、
前記シリンダの内径よりも小径に形成され、前記シリンダの軸線方向に相対移動可能となるように前記シリンダの内部に挿入されたピストンロッドと、
前記ピストンロッドを前記シリンダの一端部から突出させた状態で前記ピストンロッドの前記シリンダに対する相対移動をロックするロック機構と、を具備し、
前記ピストンロッドと前記シリンダとのうちの一方が、前記ピストンロッドが前記ロック機構によりロックされた状態で前記ピストンロッドに前記軸線方向に沿った方向から所定値以上の荷重が与えられた時に、前記ピストンロッドが前記シリンダに挿入される方向に相対移動可能となるように塑性変形する塑性変形部を有していることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
前記塑性変形部が前記ピストンロッドの外周に前記軸線方向に沿って設けられた１以上の細長凸部を有し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。
【請求項３】
前記ロック機構が、前記シリンダの内部に設けられ前記シリンダの一端側に向かって拡開するように傾斜するテーパ面、前記シリンダの内部であって前記テーパ面よりも前記シリンダの他端側に設けられた第１接触端面、前記ピストンロッドに設けられた第２接触端面、及び、第１接触端面と前記第２接触端面との間に挟まれて前記ピストンロッドの前記シリンダに対する相対移動をロックするロック部材を有して構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
中空のシリンダと、
前記シリンダの内径よりも小径に形成され、前記シリンダの軸線方向に相対移動可能となるように前記シリンダの内部に挿入された中空のインナシリンダと、
前記インナシリンダの内径よりも小径に形成され、前記インナシリンダの軸線方向に相対移動可能となるように前記インナシリンダの内部に挿入されたピストンロッドと、
前記ピストンロッドを前記インナシリンダの一端部から突出させた状態で前記ピストンロッドの前記インナシリンダに対する相対移動をロックする第１ロック機構と、
前記インナシリンダを前記シリンダの一端部から突出させた状態で前記インナシリンダの前記シリンダに対する相対移動をロックする第２ロック機構と、を具備し、
前記ピストンロッドと前記インナシリンダとのうちの一方が、前記ピストンロッドが前記第１ロック機構によりロックされた状態で前記ピストンロッドに前記インナシリンダの軸線方向に沿った方向から所定値以上の荷重が与えられた時に、前記ピストンロッドが前記インナシリンダに挿入される方向に相対移動可能となるように塑性変形する第１塑性変形部を有しており、
前記インナシリンダと前記シリンダとのうちの一方が、前記インナシリンダが前記第２ロック機構によりロックされた状態で前記インナシリンダに前記シリンダの軸線方向に沿った方向から所定値以上の荷重が与えられた時に、前記インナシリンダが前記シリンダに挿入される方向に相対移動可能となるように塑性変形する第２塑性変形部を有していることを特徴とするアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、自動車等の車両が具備する安全装置等に用いられるアクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車には、衝突時の乗員の安全性を向上させるために様々な安全装置が具備されている。
【０００３】
例えば、自動車の前面衝突時に、シートベルトが正規の状態で乗員に装着されていないと、シートベルトに拘束された乗員が下方へ潜り込む姿勢になり、腰ベルトが骨盤から外れてしまう現象、いわゆる、サブマリン現象が生じることがある。このようなサブマリン現象が生じると、乗員の臀部あるいは下肢が前下方に移動し、下肢が乗員前方のインストルメントパネルに二次衝突する等のおそれがある。このようなサブマリン現象を抑制するための装置としては、従来、自動車の先端部に設けられたセンサが衝突を検知したときに、アクチュエータを動作させて機械的にシート先端部を持上げるシート装置が知られている。（例えば、特許文献１参照。）
また、自動車には、急停止時や前面衝突時に乗員を前方に飛び出させないために、シートベルトの巻取軸をロックする緊急時自動ロック装置付きリトラクタ装置が設けられることが通例である。このリトラクタ装置は、所定値以上の減速度を検知したときに巻取軸をロックし、シートベルトがそれ以上繰出されないようにするものである。ところが、このリトラクタ装置では、巻き締まる分だけはシートベルトが繰出されるので、ロック後もこの巻き締まり分だけシートベルトが緩むこととなる。このようなシートベルトの緩みを抑制するための装置としては、従来、自動車の先端部に設けられたセンサが衝突を検知したときに、アクチュエータを動作させてバックルをシートベルトが緊張する方向に牽引するバックルプリテンショナ装置や、このバックルプリテンショナ装置を備えたシート装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
さらに、自動車には、自動車が歩行者に衝突した場合に歩行者にかかる衝撃を緩和するための安全装置も具備されている。
【０００５】
例えば、走行中の自動車の前面から歩行者に衝突すると、歩行者の下半身が自動車の先端部であるバンパに当たって、歩行者が自動車のフードに跳ね上げられることが多く、このような場合、フードに頭部等を打ち付けてしまうことがある。そのため、歩行者がフードに跳ね上げられた際の衝撃を緩和する装置として、自動車の先端部に設けられたセンサが衝突を検知したときに、アクチュエータを動作させてフードを所定量上方に押上げるフード装置が知られている。すなわち、フードが上方に押上げられると、フードとエンジンルーム内の各装置との間に隙間ができるため、歩行者が跳ね上げられてフードに衝突した際にこのフードが変形して、その衝撃によるエネルギーの一部を吸収するようになる（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−１１３６号公報（段落００１０〜段落００２３、図２，図３，図６〜図９）
【０００７】
【特許文献２】
特開２００２−２９３６７号公報（段落０００９〜段落００１８、図４）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような安全装置に具備される従来のアクチュエータは、シリンダの一端部からピストンロッドを突出させた状態でピストンロッドのシリンダに対する相対移動をロックするように構成されている。そして、ひとたびシリンダの一端部からピストンロッドが突出されると、ピストンロッドはロック状態のまま保持されるようになっている。
【０００９】
しかしながら、自動車の衝突時には、シート装置やバックルプリテンショナ装置が備えるアクチュエータがロック状態となって乗員の動きが拘束している状態で、アクチュエータにその軸線方向に沿った方向から何らかの荷重が与えられることがある。そのような場合、ピストンロッドがロック状態のまま保持される従来のアクチュエータを備えたシート装置やバックルプリテンショナ装置では、荷重によるエネルギーがそのまま乗員に伝わってしまう。
【００１０】
また、フード装置では、フードに歩行者が衝突した際の衝撃によるエネルギーがフードの変形だけでは十分に吸収されない場合がある。しかしながら、ピストンロッドがロック状態のまま保持される従来のアクチュエータを備えたフード装置では、フードに歩行者が衝突した際の衝撃によるエネルギーをそれ以上吸収することができない。
【００１１】
この発明は、このような事情にもとづいてなされたものであり、ロック状態のピストンロッドに所定値以上のエネルギーが与えられた時に、エネルギーを吸収す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。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
第１の観点に基づく本発明のアクチュエータは、中空のシリンダと、前記シリンダの内径よりも小径に形成され、前記シリンダの軸線方向に相対移動可能となるように前記シリンダの内部に挿入されたピストンロッドと、前記ピストンロッドを前記シリンダの一端部から突出させた状態で前記ピストンロッドの前記シリンダに対する相対移動をロックするロック機構と、を具備し、前記ピストンロッドと前記シリンダとのうちの一方が、前記ピストンロッドが前記ロック機構によりロックされた状態で前記ピストンロッドに前記軸線方向に沿った方向から所定値以上の荷重が与えられた時に、前記ピストンロッドが前記シリンダに挿入される方向に相対移動可能となるように塑性変形する塑性変形部を有していることを特徴とするとしている。
【００１３】
この発明によれば、ピストンロッドがロック機構によりロックされた状態でピストンロッドに所定値以上の荷重が与えられると、ピストンロッドとシリンダとのうちの一方が有する塑性変形部がピストンロッドがシリンダに挿入される方向に相対移動可能となるように塑性変形する。この塑性変形部の塑性変形により、所定値以上の荷重によりピストンロッドに与えられるエネルギーが吸収される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図７を参照して本発明の第１の実施形態を説明する。なお、以下、第１〜第５の実施形態のアクチュエータ１ａでは、シリンダ２の一端側（図１において左側）を前側、他端側（図１において右側）を後側として説明する。
【００１５】
第１の実施形態のアクチュエータ１ａは、図１に示すように、シリンダキャップ３を有する中空のシリンダ２、動力発生装置としてのガス発生装置４、先端キャップ６を有するピストンロッド５、及びピストン７等を備えている。このアクチュエータ１ａは、ガス発生装置４に着火することにより、図２に示すように、シリンダ２の前端部からピストンロッド５が突出するように構成されている。
【００１６】
詳しくは、金属製のシリンダ２には、前端部にシリンダキャップ３が設けられているとともに、後端部にガス発生装置４が設けられている。ガス発生装置４は、ガスを発生させるための火薬を収容するガス発生部４ａを有しており、このガス発生部４ａからはガス発生部４ａ内に収容される図示しないガス発生体に着火するためのリード線４ｂが延出している。このガス発生装置４は、このガス発生部４ａをシリンダ２の後端部に嵌合させた状態でシリンダ２の後端部に設けられている。
【００１７】
また、このガス発生装置４は、リード線４ｂを外部に延出させた状態でキャップ状の支持部材９によって覆われている。そして、この支持部材９をシリンダ２の後端部に螺合させることにより、ガス発生装置４はシリンダ２に固定されている。なお、動力発生装置は、ガス発生装置４に限定されるものではなく、例えば、アキュムレータ等を用いてもよい。
【００１８】
金属製のピストンロッド５は、シリンダ２の内径よりも小径に形成されている。ピストンロッド５の前端部には雄ねじ部２０が設けられており、この雄ねじ部２０に先端キャップ６が螺合されている。ピストンロッド５の後端部には、シリンダ２の軸線Ｌ（ピストンロッド５の軸線と同じ）方向に相対移動可能なピストン７が一体に設けられている。
【００１９】
ピストンロッド５は、図１に示すように、先端キャップ６を露出させた状態で、ピストン７とともに軸線Ｌ方向に相対移動可能となるようにシリンダ２の内部に挿入されている。
【００２０】
ピストン７は、その周方向に沿うリング状の溝部７ａを有しており、この溝部７ａにピストン７とシリンダ２との間を気密に保つピストンリング８（シールリング）が設けられている。このピストンリング８により、シリンダ２の内部のピストン７とガス発生部４ａとの間のガス室１０は気密に保たれている。
【００２１】
ピストンロッド５には、後述するロック機構３０によりロックされた状態で、軸線Ｌ方向に沿った方向、例えば、図３に矢印Ｘで示す方向から所定値以上の荷重が与えられた時に、このピストンロッド５がシリンダ２に挿入される方向に相対移動可能となるように塑性変形する塑性変形部２１が設けられている。
【００２２】
図４及び図５に示すように、塑性変形部２１は、ピストンロッド５の中間領域（雄ねじ部２０と後述する第２ロック溝との間の領域）に軸線Ｌ方向の一部に沿って設けられた６つの細長凸部２２ａにより構成されている。すなわち、ピストンロッド５は、６つの細長凸部２２ａを有してスプライン軸状に形成されている。これら細長凸部２２ａは、ピストンロッド５と一体、かつ、ピストンロッド５の周方向に略均等となるように形成されている。これら細長凸部２２ａは、例えば、転造等により溝部２３を切削することで形成することができる。
【００２３】
塑性変形部２１をなす細長凸部２２ａの数は１以上であれば任意であり、例えば、図６に示すように６つ以上形成しても、図７に示すように６つ以下であってもよい。また、これら細長凸部２２ａの断面形状は、その外縁部がピストンロッド５内で摺動するような形状であればよく、本実施形態のように、外縁部が円弧状に形成された略矩形状（図５参照）としてもよく、また、図６に示すように波形や、図７に示すように略半円状等に形成してもよい。
【００２４】
塑性変形部２１をピストンロッド５に設ける場合、塑性変形部２１を設ける位置はピストンロッド５の中間領域であればどこに設けてもよい。また、この実施形態では、塑性変形部２１をなす細長凸部２２ａを夫々長手方向の全域の長さに対して略２／３程度の長さとなるように設けているが、塑性変形部２１をなす細長凸部２２ａは中間領域の長手方向の全域にわたる長さとなるように設けてもよい（例えば、図１７参照）。さらに、この実施形態では、塑性変形部２１をピストンロッド５中間領域の後端部に寄せて設けているが、塑性変形部２１は前記中間領域の後端部に寄せなくてもよい。
【００２５】
次に、ロック機構３０について説明する。ロック機構３０は、図３に示すように、テーパ面３１、第１接触端面３３ａを有する第１ロック溝３３、第２接触端面３５ａを有する第２ロック溝３５、及び、ロック部材としてのＣリング３６等を有している。
【００２６】
テーパ面３１及びロック溝３３は、シリンダ２の一部をなすシリンダキャップ３の内部に設けられている。このテーパ面３１は、前側に向かって拡開するように傾斜している。第１ロック溝３３は、テーパ面３１の後側の縁部と連続し且つ軸線Ｌと略平行に設けられた環状平面３３ｂと、この環状平面３３ｂの後側の縁部から軸線Ｌと略直交するように外側に張り出す第１接触端面３３ａとを有している。
【００２７】
第２ロック溝３５は、ピストンロッド５とピストン７との間に周方向に沿って設けられたリング状の溝である。この第２ロック溝３５は、細長凸部２２ａのピストン７側の端面である第２接触端面３５ａと、この第２接触端面３５ａの後側の縁部と連続し且つ軸線Ｌと略平行に設けられた環状平面３５ｂと、この環状平面３５ｂの後側の縁部から外側に張り出す張出し端面３５ｃとを有している。第２接触端面３５ａは、前方外側から後方内側に向かって傾斜する傾斜面となっている。張出端面３５ｃは、前方内側から後方外側に向かって傾斜する傾斜面となっている。
【００２８】
Ｃリング３６は、テーパ面３１とピストンロッド５との間に設けられている。Ｃリング３６がシリンダキャップ３から外れないように、シリンダキャップ３には外れ止め部材３７が設けられている。
【００２９】
そのため、図２に示すように、ピストンロッド５がシリンダ２の前端部から突出すると、図３に二点鎖線に示す位置に設けられていたＣリング３６は、縮径しながら第２ロック溝３５に嵌る。その後、ピストンロッド５に図３において矢印Ｘで示す方向から荷重が与えられると、Ｃリング３６は、ピストンロッド５の第２ロック溝３５に嵌った状態でピストンロッド５とともに前側から後側に移動し、図３に実線で示すように第１ロック溝３３に落ち込む。
【００３０】
このように、このロック機構３０は、ピストンロッド５がシリンダ２の前端から突出した後にピストンロッド５に図３において矢印Ｘで示す方向から荷重が与えられると、Ｃリング３６が第２接触端面３５ａと第１接触端面３３ａとの間に挟まるように構成されている。したがって、このロック機構３０によって、ピストンロッド５のシリンダ２に対する相対移動をロックすることができる。
【００３１】
なお、第１ロック溝３３（環状平面３３ｂ）は省略してもよい。その場合、テーパ面３１の後側の縁部と連続するように第１接触端面３３ａが設けられることとなる。ただし、このようにすると、Ｃリング３６は噛合いが増す方向に摺動し易くなるため、塑性変形荷重を一定化させ難くなる。したがって、良好なエネルギー吸収特性が得難くなるので、第１ロック溝３３（環状平面３３ｂ）は設けた方が好ましい。
【００３２】
また、塑性変形荷重を上昇傾向にさせたい場合には、環状平面３３ａを前側に向かって拡開するように傾斜させるとよい。その場合も、Ｃリング３６が噛合いの増す方向に摺動するのを抑制するために、環状平面３３ａの傾斜角（軸線Ｌと環状平面３３ａとのなす角）をテーパ面３１の傾斜角（軸線Ｌとテーパ面３１とのなす角）よりも小さくするのが好ましい。
【００３３】
このアクチュエータ１ａでは、以下のようにして動作する。リード線４ｂを介してガス発生体に電流が供給され、ガス発生体が着火すると、ガス発生体は急速に燃焼して、ガス室１０にガスが噴出する。これにより、ガス室１０内の圧力が高まるので、ピストン７がピストンロッド５とともにシリンダ２の前側に突き出る方向に移動する。ピストンロッド５がシリンダ２の先端部から突出すると、ピストンロッド５はロック機構３０によりシリンダ２に対する相対移動がロックされる。
【００３４】
この状態で、軸線Ｌ方向に沿った方向からピストンロッド５に所定値以上の荷重が与えられると、塑性変形部２１がＣリング３６に押されて塑性変形（圧壊）して、ピストンロッド５がシリンダ２に挿入される方向に移動する。この塑性変形部２１の塑性変形により、ピストンロッド５に与えられた荷重が吸収される。なお、細長凸部２２ａの塑性変形した部分は、細長凸部２２ａと細長凸部２２ａとの間の溝部２３に逃げる。
【００３５】
図８は、ピストンロッドのストロークとピストンロッドにかかる荷重との関係を示している。太線は第１の実施形態のアクチュエータ１ａ、細線は従来のアクチュエータ（ピストンロッド５の溝部２３を埋めた形状のピストンロッドを備えたもの）を示している。なお、Ｓ０はピストンロッドがシリンダから最も突出している状態（ロック機構によりロックされている状態）であり、Ｓ１はピストンロッドがシリンダ内に初期状態と同じ位置まで収容されている状態である。
【００３６】
第１の実施形態のアクチュエータ１ａは、荷重がＦＣ１（ストロークがＳＣ１）までは軸線Ｌ方向に縮む方向に可逆的に変形するが、荷重がＦＣ１を越える（ストロークがＳＣ１を越える）と塑性変形部２１をなす夫々の細長凸部２２ａが塑性変形し始める。細長凸部２２ａの塑性変形した部分は細長凸部２２ａと細長凸部２２ａとの間の溝部２３に逃げるので、細長凸部２２ａの塑性変形した部分はそれ以降の塑性変形の妨げになり難い。そのため、ピストンロッド５は、ストロークがＳ１となるまで、細長凸部２２ａを圧壊させながら（エネルギーを吸収しながら）移動する。このように、第１の実施形態のアクチュエータ１ａでは、ＳＣ１からＳ１までの間では、ピストンロッド５にかかる荷重はＦＣ１から殆ど上昇することなくほぼ一定となる。
【００３７】
これに対し、従来のアクチュエータは、荷重がＦＣ２（ストロークがＳＣ２）まではピストンシリンダが軸線方向に縮む方向に可逆的に変形し、荷重がＦＣ２（ストロークがＳＣ２を越える）とピストンシリンダが塑性変形し始める。従来のアクチュエータが備えるピストンロッドは丸棒状であるためＦＣ２はＦＣ１よりも大きくなる。また、荷重がＦＣ２を越えた後も、ピストンロッド自体の塑性変形であるので塑性変形荷重が大きく、しかも、塑性変形した部分の逃げ場がないので、荷重上昇が本実施形態と比べて大きくなる。
【００３８】
以上のように、本実施形態によれば、ピストンロッド５がロック機構３０によりロックされた状態で軸線Ｌ方向に沿った方向から所定値ＦＣ１以上の荷重が与えられた時に、ピストンロッド５がシリンダ２に挿入される方向に相対移動可能となるように塑性変形部２１が塑性変形するため、ピストンロッド５にかかる荷重を吸収することができる。したがって、第１の実施形態のアクチュエータ１ａでは、ロック状態のピストンロッド５に所定値以上のエネルギーが与えられた時に、エネルギーを吸収することができる。
【００３９】
また、塑性変形部２１が、ピストンロッド５の外周に軸線Ｌ方向に沿って設けられた１以上の細長凸部２２ａを有しているので、転造等で塑性変形部２１を安価且つ容易に形成することができる。
【００４０】
さらに、ロック機構３０が、シリンダ２の一部をなすシリンダキャップ３の内部に設けられシリンダ２の前側に向かって拡開するように傾斜するテーパ面３１、シリンダ２の内部であってテーパ面３１の後側に設けられた第１接触端面３３ａ、ピストンロッド５に設けられた第２接触端面３５ａ、及び、第１接触端面３３ａと第２接触端面３５ｂとの間に挟まれてピストンロッド５のシリンダ２に対する相対移動をロックするＣリング３６を有している。
【００４１】
従来のアクチュエータでは、ピストンロッド５をロックするロック構造の部品数が多く構造が複雑であるので、アクチュエータが高価でしかも大型になり易いという問題があった。これに対し、第１の実施形態のアクチュエータ１ａは、上述のように簡単な構成であり、しかも部品としてはＣリング３６等を追加するだけでよい。したがって、ロック機構３０を上述のようにすることで、安価でしかも小型のアクチュエータが得られる。
【００４２】
また、ピストンロッド５が塑性変形する荷重ＦＣ１は、ピストンロッド５の材質や塑性変形部２１の形状により大凡決まる値である。したがって、ピストンロッド５の材質が決定している場合、ピストンロッド５が塑性変形する荷重の目標値は、塑性変形部２１の形状を変えることにより所望の値に調整することができる。
【００４３】
すなわち、塑性変形部２１の断面の面積（細長凸部２２ａの第２接触端面３５ａの面積）を小さくするほど、単位面積当たりにかかる荷重が大きくなるので、より小さい荷重で塑性変形部２１が塑性変形するようになる。したがって、ピストンロッド５が塑性変形する荷重の目標値を小さくできる。また、細長凸部２２ａの数を少なくするほど、より小さい荷重で塑性変形部２１が塑性変形するようになる。
【００４４】
以下、図９を参照して本発明の第２の実施形態を説明する。
【００４５】
第２の実施形態のアクチュエータ１ａは、ピストンロッド５に設けられた塑性変形部２１の形状を第１の実施形態と異ならせて、２段階のエネルギー吸収性を持たせるようにしたものである。
【００４６】
塑性変形部２１は、ピストンロッド５の外周の中間領域に軸線Ｌ方向に沿って設けられた複数の細長凸部２２ｂにより構成されている。これら細長凸部２２ｂは、前側の第１領域Ａの幅が前側に向かって拡開するように形成されている。後側の第２領域Ｂの幅は一定である。これら細長凸部２２ｂは、例えば、ピストンロッド５の中間領域に、前側となるに伴って先細となるような溝部２３を切削加工により形成することで設けることができる。なお、他の構成は、図示しない部分を含めて上述した第１の実施形態と同じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【００４７】
図１０は、ピストンロッドのストロークとピストンロッドにかかる荷重との関係を示している。第１の実施形態と同様に、Ｓ０はピストンロッドがシリンダから最も突出している状態（ロック機構によりロックされている状態）であり、Ｓ１はピストンロッドがシリンダ内に初期状態と同じ位置まで収容されている状態である。
【００４８】
第２の実施形態のアクチュエータ１ａは、荷重がＦＣ１（ストロークがＳＣ１）までは軸線Ｌ方向に縮む方向に可逆的に変形するが、荷重がＦＣ１を越える（ストロークがＳＣ１を越える）と塑性変形部２１をなす夫々の細長凸部２２ｂが塑性変形し始める。第２領域Ｂが塑性変形している間は、塑性変形した部分は細長凸部２２ｂと細長凸部２２ｂとの間の溝部２３に逃げるので、細長凸部２２ｂの塑性変形した部分はそれ以降の塑性変形の妨げになり難い。したがって、第２領域Ｂが塑性変形している間は、ピストンロッド５にかかる荷重はＦＣ１から殆ど上昇することなく、ほぼ一定となる。
【００４９】
第１領域Ａが塑性変形し始めると、ピストンロッド５にかかる荷重が上昇する。これは、第１領域Ａが第２領域Ｂと比べて塑性変形し難く、しかも、第１領域Ａが塑性変形した部分は逃げ場が少ないためである。
【００５０】
以下、図１１を参照して本発明の第３の実施形態を説明する。
【００５１】
第３の実施形態のアクチュエータ１ａでは、第２の実施形態と同様に、ピストンロッド５に設けられた塑性変形部２１の形状を第１の実施形態と異ならせて、２段階のエネルギー吸収性を持たせるようにしたものである。
【００５２】
塑性変形部２１は、ピストンロッド５の中間領域に軸線Ｌ方向の一部に沿って設けられた複数の細長凸部２２ｃにより構成されている。これら細長凸部２２ｃは、前側の第１領域Ｃの高さが後側の第２領域Ｄと比べて低く形成されている。他の構成は、図示しない部分を含めて上述した第１の実施形態と同じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【００５３】
図１２は、ピストンロッドのストロークとピストンロッドにかかる荷重との関係を示している。第１の実施形態と同様に、Ｓ０はピストンロッドがシリンダから最も突出している状態（ロック機構によりロックされている状態）であり、Ｓ１はピストンロッドがシリンダ内に初期状態と同じ位置まで収容されている状態である。
【００５４】
第３の実施形態のアクチュエータ１ａは、荷重がＦＣ１（ストロークがＳＣ１）までは軸線Ｌ方向に縮む方向に可逆的に変形するが、荷重がＦＣ１を越える（ストロークがＳＣ１を越える）と塑性変形部２１をなす夫々の細長凸部２２ｃが塑性変形し始める。細長凸部２２ｃのうちの第２領域Ｄが塑性変形している間は、塑性変形した部分は細長凸部２２ｃと細長凸部２２ｃとの間の溝部２３に逃げるので、細長凸部２２ｃの塑性変形した部分はそれ以降の塑性変形の妨げになり難い。したがって、第２領域Ｄが塑性変形している間は、ピストンロッド５にかかる荷重はＦＣ１から殆ど上昇することなく、ほぼ一定となる。
【００５５】
第１領域Ｃが圧壊し始めると、ピストンロッド５にかかる荷重が低下する。これは、第１領域Ｃ第２領域Ｄと比べて高さが低く、小さな荷重で塑性変形するためである。
【００５６】
第２及び第３の実施形態のように、塑性変形部２１の形状を前側の領域と後側の領域とで異なる形状とし、塑性変形部２１が異なる荷重で変形するように設計することで、２段階のエネルギー吸収性を持たせることができる。
【００５７】
なお、第２及び第３の実施形態では、２段階のエネルギー吸収性を有するアクチュエータとしたが、塑性変形部２１の形状を長手方向において複数回異なる形状とすることで、３段階以上のエネルギー吸収性を有するアクチュエータを得ることができる。
【００５８】
以下、図１３を参照して本発明の第４の実施形態を説明する。
【００５９】
第４の実施形態のアクチュエータ１ａでは、ピストンロッド５に設けられた塑性変形部２１の形状が第１の実施形態と異なっている。塑性変形部２１は、網目状となるように配置された凸部２４によって構成されている。網目状の凸部２４により囲まれる凹部２５は、塑性変形時に、塑性変形した部分が逃げ込めるだけの体積が確保されていればよい。これら凸部２４及び凹部２５は、例えは、ローレット等を用いた加工によって形成することができる。
【００６０】
第４の実施形態のアクチュエータ１ａでは、ピストンロッド５のストロークとピストンロッド５にかかる荷重との関係は、第１の実施形態と同様である。すなわち、荷重が所定の値までは軸線Ｌ方向に縮む方向に可逆的に変形し、荷重が所定値を越えると塑性変形部２１をなす凸部２４が塑性変形し始める。凸部２４の塑性変形した部分は凸部２４と凸部２４との間の凹部２５に逃げるので、凸部２４の塑性変形した部分はそれ以降の塑性変形の妨げになり難い。ピストンロッド５はシリンダ２内に完全に収容されるまで、凸部２４が圧壊されながら（エネルギーを吸収しながら）移動する。この間にピストンロッド５にかかる荷重はほぼ一定となる。
【００６１】
以上のように、第４の実施形態のアクチュエータ１ａでは、第１の実施形態のアクチュエータ１ａと同様の効果が得られる。
【００６２】
また、第４の実施形態のアクチュエータ１ａでは、Ｃリング３６と接触する第２接触端面３５ａの面積を第１の実施形態のアクチュエータ１ａと比べて広く確保することができる。そのため、第４の実施形態のアクチュエータ１ａは、特に、塑性変形荷重を大きくしたい場合に好適である。
【００６３】
以下、図１４を参照して本発明の第５の実施形態を説明する。
【００６４】
第５の実施形態のアクチュエータ１ａは、多段位置でロック可能なアクチュエータであり、多段位置でロックとエネルギー吸収とを複数回繰り返すように構成されている。
【００６５】
塑性変形部２１は長手方向に連なる複数のロック部２６により構成されている。これらロック部２６は前側傾斜面２６ａと後側傾斜面２６ｂとを有して略三角形状に形成されている。なお、他の構成は、図示しない部分を含めて上述した第１の実施形態と同じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【００６６】
この実施形態では、ロック部２６の後側傾斜面２６ｂがロック機構３０を構成する第２接触端面となり、ロック部２６とロック部２６との間が第２ロック溝となる。すなわち、ロック部２６とロック部２６との間にＣリング３６が嵌ることでピストンロッド５のシリンダ２に対する相対移動が多段位置でロックされる。また、荷重が所定値を越えると、ロック部２６の後側傾斜面がＣリング３６に押されて、Ｃリング３６に接触しているロック部２６が塑性変形し始める。ピストンロッド５はシリンダ２内に完全に収容されるまで、ロック部２６を圧壊させながら（エネルギーを吸収しながら）移動する。
【００６７】
本実施形態によれば、多段位置でロック可能であって、しかも、ロック状態で所定値以上のエネルギーが与えられた時に、ピストンロッド５に与えられたエネルギーを吸収することができるアクチュエータが得られる。
【００６８】
なお、第１〜第５の実施形態では、塑性変形部２１をピストンロッド５に設けたが、塑性変形部２１はシリンダ２に設けてもよい。塑性変形部２１をシリンダに設ける場合は、例えば、シリンダ２の内部に第１接触端面を前端面とする複数の細長凸部を形成することで実現できる。
【００６９】
以下、図１５〜図１７を参照して本発明の第６の実施形態を説明する。なお、この実施形態は、シリンダ４０の一端側（図１５において上側）を前側、他端側（図１５において下側）を後側として説明する。本実施形態は、多段階で動作するアクチュエータに適用した例である。
【００７０】
第６の実施形態のアクチュエータ１ｂは、図１５に示すように、中空のシリンダ４０、中空のインナシリンダ４１、動力発生装置としてのガス発生装置４２、及び、先端キャップ４４を有するピストンロッド４３等を備えている。このアクチュエータ１ｂは、ガス発生装置４２に着火することにより、シリンダ４０の前端部からインナシリンダ４１が突出するとともに、インナシリンダ４１の前端部からピストンロッド４３が突出するように構成されている。
【００７１】
金属製のシリンダ４０の後端部には、断面略Ｌ字状の支持部材４９ａが設けられている。ガス発生装置４２は、支持部材４９ａ、第１キャップ４９ｂ、及び第２キャップ４９ｃに支持されてシリンダ４０と略直交するように設けられている。
【００７２】
金属製のインナシリンダ４１の外径は、シリンダ４０の内径よりも小径となるように形成されている。インナシリンダ４１の後端部にはピストン部４１ａが設けられている。インナシリンダ４１は、ピストン部４１ａとともにシリンダ４０の軸線Ｌ方向（インナシリンダ４１の軸線方向と一致）に相対移動可能となるようにシリンダ４０の内部に挿入されている。
【００７３】
金属製のピストンロッド４３は、インナシリンダ４１の内径よりも小径となるように形成されている。ピストンロッド４３の前端部には雄ねじ部７７が設けられており、先端キャップ４４はこの雄ねじ部７７に螺合されている。ピストンロッド４３の後端部にはピストン部４３ａが設けられている。ピストンロッド４３は、ピストン部４３ａとともに軸線Ｌ方向に相対移動可能となるようにインナシリンダ４１の内部に挿入されている。
【００７４】
また、このアクチュエータ１ｂは、図示しないが、インナシリンダ４１をシリンダ４０の一端部から突出させた状態でインナシリンダ４１のシリンダ４０に対する相対移動をロックする第１ロック機構と、ピストンロッド４３をインナシリンダ４１の一端部から突出させた状態でピストンロッド４３のインナシリンダ４１に対する相対移動をロックする第２ロック機構と、とを具備している。これらのロック機構は、第１の実施形態で説明したロック機構と同様に構成されている。
【００７５】
また、図１６に示すように、インナシリンダ４１は、インナシリンダ４１が第１ロック機構３０によりロックされた状態でインナシリンダ４１に軸線Ｌ方向に沿った方向から所定値以上の荷重が与えられた時に、インナシリンダ４１がシリンダ４０に挿入される方向に相対移動可能となるように塑性変形する第１塑性変形部４５を有している。
【００７６】
第１塑性変形部４５は、インナシリンダ４１の外周に設けられている。この第１塑性変形部４５は、インナシリンダ４１のピストン部４１ａを除く長手方向略全域に軸線Ｌ方向に沿って設けられた複数の細長凸部４７により構成されている。細長凸部４７は、例えば、転造等により溝部７５を形成することで、インナシリンダ４１と一体、かつ、インナシリンダ４１の周方向に略均等となるように形成されている。なお、第１塑性変形部４５の形状はこれに限定されるものではない。第１塑性変形部４５は、例えば、第１〜第５の実施形態で示したピストンロッド５が備える塑性変形部２１と同様の形状としてもよい。
【００７７】
さらに、図１７に示すように、ピストンロッド４３は、ピストンロッド４３が第２ロック機構によりロックされた状態でピストンロッド４３に軸線Ｌ方向に沿った方向から所定値以上の荷重が与えられた時に、ピストンロッド４３がインナシリンダ４１に挿入される方向に相対移動可能となるように塑性変形する第２塑性変形部４６を有している。
【００７８】
第２塑性変形部４６は、ピストンロッド４３の外周に設けられている。この第２塑性変形部４６は、ピストンロッド４３のピストン部４３ａを除く長手方向略全域に軸線Ｌ方向に沿って設けられた複数の細長凸部４８により構成されている。細長凸部４８は、例えば、転造等により溝部７６を形成することで、ピストンロッド４３と一体、かつ、ピストンロッド４３の周方向に略均等となるように形成されている。
【００７９】
なお、図１５中符号７１はシリンダ４０とインナシリンダ４１の間を気密に保つピストンリング、符号７２はインナシリンダ４１とピストンロッド４３との間を気密に保つピストンリングを示している。
【００８０】
図１６中符号４１ｂは、ピストンリング７１が設けられる溝部、符号７３は第１ロック機構が備えるインナシリンダ４１側のロック溝、符号７３ａはロック溝７３を構成するインナシリンダ４１側の接触端面を示している。
【００８１】
図１７中符号４３ｂは、ピストンリング７２が設けられる溝部、符号７４は第２のロック機構が備えるピストンロッド４３側のロック溝、符号７４ａはロック溝７４を構成するピストンロッド４３側の接触端面を示している。
【００８２】
他の構成は、図示しない部分を含めて上述した第１の実施形態と同じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【００８３】
第６の実施形態によれば、ロック状態のピストンロッド４３に与えられたエネルギーを吸収できる多段階で動作するアクチュエータが得られる。
【００８４】
なお、第１塑性変形部４５は、シリンダ４０に設けてもよい。これは、例えば、シリンダ４０の内部に、第１ロック機構が有するシリンダ側の接触端面を前端面とする複数の細長凸部を形成することで実現できる。
【００８５】
また、ピストンロッド４３は、上述したピストンロッドに限定されるものではなく、例えば、第１〜第５の実施形態で説明したピストンロッド５を用いてもよい。また、第１塑性変形部４６は、インナシリンダ４１に設けてもよい。これは、例えば、インナシリンダ４１の内部に、第２ロック機構が有するインナシリンダ側の接触端面を前端面とする複数の細長凸部を形成することで実現できる。
【００８６】
これらの実施形態のアクチュエータ１ａ，１ｂは、例えば、後述するフード装置５０やシート装置６０等（図１８及び図１９参照）に好適に用いることができる。
【００８７】
図１８は、第１の実施形態のアクチュエータ１ａを備えたフード装置５０を示している。以下、車両の進行方向を前側として説明する。
【００８８】
このフード装置５０は、例えば自動車Ｗの前部に設けられたエンジンルームを覆うように開閉自在に設けられたフード５１に適用することができる。このフード装置５０は、衝突検出センサ５２、制御部５３、及びアクチュエータ１ａを備えている。
【００８９】
衝突検出センサ５２は、車体と歩行者との衝突を検知するセンサであって、フロントバンパ５４に設けられている。アクチュエータ１ａは、ピストンロッド５の突出側をフード５１側（上側）に向けた状態で、フード５１の下側に配置されている。制御部５３は、衝突検出センサ５２が衝突を検知したときに、リード線４ｂに電流を流すようになっている。
【００９０】
このように構成されたフード装置５０では、自動車Ｗが歩行者に衝突して衝突検出センサ５２が動作すると、これと連動して、アクチュエータ１ａが動作する。すなわち、リード線４ｂを介してガス発生体に電流が供給され、ガス発生体が着火する。ガス発生体が着火すると急速に燃焼して、ガスがガス室１０に噴出する。これにより、ガス室１０内の圧力が高まるので、ピストンロッド５がシリンダ２の先端部から突き出る方向に移動して、フード５１を所定量上方に押上げる。フード５１が上方に押上げられると、フード５１とエンジンルーム内の各装置との間に隙間ができるため、歩行者が跳ね上げられてフード５１に衝突した際にこのフード５１が変形してその衝撃によるエネルギーの一部を吸収する。
【００９１】
しかも、フード５１に歩行者が衝突した際の衝撃によるエネルギーがフード５１の変形だけでは十分に吸収されない時、すなわち、アクチュエータ１ａのピストンロッド５がロック機構３０によりロックされた状態でピストンロッド５に軸線Ｌ方向に沿った方向から所定値以上の荷重が与えられた時は、アクチュエータ１ａの塑性変形部２１が塑性して、所定値以上の荷重により与えられるエネルギーを吸収する。したがって、フード５１に歩行者が衝突した際の衝撃によるエネルギーを従来のフード装置５０よりも良好に吸収することができる。
【００９２】
図１９は、第１の実施形態のアクチュエータ１ａを備えたシート装置６０を示している。以下、車両の進行方向を前側として説明する。
【００９３】
このシート装置６０は、例えば自動車Ｗ（図１８参照）に適用することができる。このシート装置６０は、座部６９ａと背もたれ部６９ｂとを有するシート本体６９、衝突検出センサ５２、制御部５３、リンク機構６１、及びアクチュエータ１ａを備えている。
【００９４】
車体に固定されたシートレール６２には、前後方向にスライド可能なシートフレーム６３が設けられている。このシートフレーム６３は、図示しないロック機構３０により所望の位置で固定されるようになっている。シートフレーム６３には、支持部６４を介してリンク機構６１が回動可能に設けられている。リンク機構６１は、例えば、一対のリンク部材６５（一方のみ図示）とこれらのリンク部材６５を繋ぐ連結部６６とを備えて構成されている。
【００９５】
一方のリンク部材６５は、互いに略直交する長部６７と短部６８とを有して、略Ｌ字状に形成されている。他方のリンク部材６５は、図示しないが、長部６８のみを有してＩ字状に形成されている。一方のリンク部材６５は、長部６７と短部６８との交差点、すなわち、角部で支持部６４に支持されている。他方のリンク部材６５は、その一端部がシートフレーム６３に支持されている。そして、一方のリンク部材６５の長部６７側の端部と他方のリンクの他端部とが連結部６６で繋がれている。また、一方のリンク部材６５の短部６８側の端部には、アクチュエータ１ａのピストンロッド５の前端部が連結されている。制御部５３は、衝突検出センサ５２が衝突を検知したときに、リード線４ｂに電流を流すようになっている。
【００９６】
このように構成されたシート装置６０では、自動車Ｗが衝突して衝突検出センサ５２が動作すると、これと連動してアクチュエータ１ａが動作する。すなわち、リード線４ｂを介してガス発生体に電流が供給され、ガス発生体が着火する。ガス発生体が着火すると急速に燃焼して、ガスがガス室１０に噴出する。これにより、ガス室１０内の圧力が高まるので、ピストンロッド５がシリンダ２の先端部から突き出る方向に移動する。ピストンロッド５がシリンダ２の先端部から突出している状態で、ピストンロッド５はＣリング３６によりシリンダ２に対する相対移動がロックされる。これにより、一方のリンク部材６５が、図１９に実線で示す位置から二点鎖線で示す位置に回動し、シート本体６９の座部６９ａの幅方向に延びる連結部６６によって機械的に座部６９ａの先端部を持上げられる。したがって、このシート装置６０では、いわゆるサブマリン現象を抑制できる。
【００９７】
しかも、アクチュエータ１ａがロック状態となって乗員の動きが拘束している状態で、アクチュエータ１ａにその軸線Ｌ方向に沿った方向から何らかの荷重が与えられると、アクチュエータ１ａの塑性変形部２１が塑性して、所定値以上の荷重により与えられるエネルギーを吸収する。したがって、アクチュエータ１ａがロックされている状態であっても、アクチュエータ１ａにその軸線Ｌ方向に沿った方向から加えられた所定値以上の荷重によるエネルギーが乗員に伝わるのを抑制できる。
【００９８】
なお、上述したシート装置６０及びフード装置５０では、第１の実施形態のアクチュエータ１ａを備えさせているが、シート装置６０及びフード装置５０が備えるアクチュエータは第１の実施形態のアクチュエータ１ａに限定されない。シート装置６０及びフード装置５０が備えるアクチュエータは、本発明に係るアクチュエータであればよく、例えば、第１の実施形態のアクチュエータ１ａと置換させて第２〜第６の実施形態のアクチュエータ１ａ，１ｂのいずれかを備えさせるようにしてもよい。その場合、シート装置６０及びフード装置５０が求めるエネルギー吸収性が得られるように、アクチュエータを設計すればよい。
【００９９】
特に、衝突速度が速い場合、つまり、与えられる荷重が大きい場合には、塑性変形荷重が一定であると、直ぐにピストンロッド５が完全にシリンダ２に収容された状態となってアクチュエータ１ａでエネルギー吸収できなくなる。このような状況が想定される場合、第２の実施形態のアクチュエータ１ａを用い、ピストンロッド５にかかる荷重を途中で上昇させるようにするとよい。
【０１００】
また、フード装置５０及びシート装置６０では、全体としてのエネルギー吸収性は、アクチュエータ１ａ以外の各部品にも関連する。つまり、フード装置５０及びシート装置６０では、アクチュエータ１ａのエネルギー吸収性を妨げるように他の部品が変形してしまう場合もある。このような状況が想定される場合には、第３の実施形態のアクチュエータ１ａを用いるとよい。第３の実施形態のアクチュエータ１ａを用いると、ピストンロッド５にかかる荷重を途中で減少させることができるため、アクチュエータ１ａのエネルギー吸収性を妨げるように他の部品が変形しても、フード装置５０及びシート装置６０全体として良好なエネルギー吸収性が得られるようにすることができる。
【０１０１】
また、本発明のアクチュエータは、シート装置６０及びフード装置５０に限らず種々の装置に適用することができる。本発明のアクチュエータは、例えば、バックルをシートベルトが緊張する方向に牽引するアクチュエータを有するバックルプリテンショナ装置や、バックルプリテンショナ装置を備えたシート装置等にも適用することができる。
【０１０２】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれは、ロック状態のピストンロッドに与えられたエネルギーを吸収することができるアクチュエータが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るアクチュエータをピストンロッドがシリンダに挿入されている状態で示す断面図。
【図２】図１のアクチュエータの一部をピストンロッドがシリンダから突出している状態で示す断面図。
【図３】図２の一部分を拡大して示す断面図。
【図４】図１のアクチュエータが備えるピストンロッドを示す斜視図。
【図５】図１のアクチュエータが備えるピストンロッドを示す横断面図。
【図６】ピストンロッドの他の形態を示す横断面図。
【図７】ピストンロッドのさらに他の形態を示す横断面図。
【図８】第１の実施形態に係るアクチュエータにおけるピストンロッドのストロークとピストンロッドの先端部にかかる荷重との関係を示す図。
【図９】本発明の第２の実施形態に係るアクチュエータが備えるピストンロッドを示す斜視図。
【図１０】第２の実施形態に係るアクチュエータにおけるピストンロッドのストロークとピストンロッドの先端部にかかる荷重との関係を示す図。
【図１１】本発明の第３の実施形態の係るアクチュエータが備えるピストンロッドを示す斜視図。
【図１２】第３の実施形態に係るアクチュエータにおけるピストンロッドのストロークとピストンロッドの先端部にかかる荷重との関係を示す図。
【図１３】本発明の第４の実施形態に係るアクチュエータが備えるピストンロッドを示す斜視図。
【図１４】本発明の第５の実施形態に係るアクチュエータが備えるピストンロッドを示す斜視図。
【図１５】本発明の第６の実施形態に係るアクチュエータを示す断面図。
【図１６】図１５のアクチュエータが備えるインナシリンダを示す斜視図。
【図１７】図１５のアクチュエータが備えるピストンロッドを示す斜視図。
【図１８】図１のアクチュエータを備えたフード装置を示す側面図。
【図１９】図１のアクチュエータを備えたシート装置を一部切り欠いて示す側面図。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ…アクチュエータ、２…シリンダ、５…ピストンロッド、２１…塑性変形部、２２ａ〜２２ｃ…細長凸部、３０…ロック機構、３１…テーパ面、３３ａ…第１接触端面、３５ａ…第２接触端面、３６…Ｃリング（ロック部材）、４０…シリンダ、４１…インナシリンダ、４３…ピストンロッド、４５…第１塑性変形部、４６…第２塑性変形部
【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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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