(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長さ方向の中心軸および内側表面を有するハウジング；
該ハウジング内にスライド可能に配置されたピストンであって、該ハウジング内をハウジングの中心軸に沿って、該中心軸に垂直に伸びる第１の平面と第２の平面の間のストロークを移動するピストン；
該軸から離れる方向に内側表面から伸びる少なくとも１つのベント溝であって、該第１の平面と交差する第１の端部を有するベント溝；および
該ハウジングに取り付けられたガス発生機を有する加圧ガス駆動アクチュエーターであって、
前記第１の平面と第２の平面はそれぞれ該ピストンのストロークの長さ方向の端を示し、
前記第１の平面は前記第２の平面と比較してガス発生機により近く、前記第２の平面は前記第１の平面と比較してガス発生機からより遠くにあり、
該アクチュエーターの駆動の際に、前記少なくとも１つのベント溝は、該アクチュエーターの高圧部分からアクチュエーターの低圧部分へのベントを容易にする、
加圧ガス駆動アクチュエーター。
【請求項２】
該少なくとも１つのベント溝が、第１の端部と相対し、第１の平面と第２の平面との間に位置する第３の平面と交差する第２の端部を有する、請求項１記載のアクチュエーター。
【請求項３】
該軸から離れる方向に内側表面から伸びる他のベント溝をさらに含む、請求項１記載のアクチュエーター。
【請求項４】
該ハウジングの長さ方向の軸に垂直な平面に該他のベント溝の長さ方向の軸が存在することを特徴とする、請求項３のアクチュエーター。
【請求項５】
該他のベント溝が、第１の平面と離れて配置された第１の端部を有する、請求項４記載のアクチュエーター。
【請求項６】
該他のベント溝が第２の平面とは隔れて配置される第２の端部を有し、該他の溝の第２の端部が第１の平面より第２の平面により近い、請求項５記載のアクチュエーター。
【請求項７】
別のベント溝が第２の平面と交差する第２の端部を持っていることを特徴とする、請求項５記載のアクチュエーター。
【請求項８】
該他のベント溝が少なくとも１つの溝と共軸であることを特徴とする、請求項３記載のアクチュエーター。
【請求項９】
該他のベント溝が該少なくとも１つの溝と半径方向の反対側に位置する、請求項３記載のアクチュエーター。
【請求項１０】
該少なくとも１つのベント溝の一部が第１と第２の平面の間に位置する第３と第４の平面の間に伸びて、該他のベント溝の一部が第３と第４の平面の間に伸びることを特徴とする、請求項３記載のアクチュエーター。
【請求項１１】
該ピストンはその内部に、ガス発生機に面するピストンの側に沿って形成されたキャビティを有する、請求項１記載のアクチュエーター。
【請求項１２】
該アクチュエーターの駆動の際に、前記少なくとも１つのベント溝は、該アクチュエーターの外部へガスをベントする、請求項１記載のアクチュエーター。
【請求項１３】
該軸から離れる方向に内側表面から伸びる第２のベント溝をさらに有し、
該他のベント溝の長さ方向の軸は該ハウジンクの長さ方向の軸に垂直である平面と交差し、
該アクチュエーターの駆動の際に、前記少なくとも１つのベント溝は、該アクチュエーターの外部へガスをベントする、請求項３記載のアクチュエーター。
【請求項１４】
該軸から離れる方向に内側表面から伸びる他のベント溝を含み、
該他のベント溝の長さ方向の軸は該ハウジンクの長さ方向の軸に垂直な平面上にある、請求項１記載のアクチュエーター。
【請求項１５】
該軸から離れる方向に内側表面から伸びる他のベント溝を含み、
該他のベント溝は第１の平面から離れている第１の端を有する、請求項１記載のアクチュエーター。
【請求項１６】
該軸から離れる方向に内側表面から伸びる他のベント溝を含み、
該他の溝は該少なくとも１つのベント溝と共軸である、請求項１記載のアクチュエーター。
【請求項１７】
該軸から離れる方向に内側表面から伸びる他のベント溝を含み、
該少なくとも１つのベント溝の一部は、前記第１の平面と第２の平面の間に伸びる第３の平面と第４の平面の間に伸び、他のベント溝の一部は該第３の平面と第４の平面の間に伸びる、請求項１０記載のアクチュエーター。
【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、２０１３年６月７日に出願された米国仮出願番号６１／８３２，５２２、および２０１３年６月１４日に出願された米国仮出願番号６１／８３５，５１５の利益を主張し、それらの開示は参照されそれらの全体が本明細書に組み入れられる。
【背景技術】
【０００２】
本発明の背景技術
本明細書に記述された実施態様は、ベントされた加圧ガス駆動アクチュエーター(vented pressurized gas-powered actuator)、およびアクチュエーターの駆動力プロフィールのコントロールに使用可能な方法および構造に関する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
種々のタイプのアクチュエーターが、自動的に乗り物のある部分を動かすために使用されることができる。これらのアクチュエーターは、所定範囲内の力を働かせるかあるいはエレメントまたは乗り物を希望の距離、あるいは前もって定義したパスに沿って移動させるように構成されることができる。いくつかのアクチュエーター設計は、加圧流体（たとえば加圧されたガス）によって動力が供給された、ピストンおよびそれに取り付けられたピストンロッドを利用する。ピストンロッド・ストロークの様々な状態の間、ピストンまたはピストンロッドの位置によって、アクチュエーターによって働かせられた力をコントロールすることができることは望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
発明の要約
本明細書に記述された実施態様の１つでは、ベントされた加圧ガス駆動アクチュエーターが提供される。アクチュエーターは、中央の長さ方向の軸および内側表面を有するハウジングを含んでいる。内側表面は前期軸に垂直に伸びる第１の平面と第２の平面の間で一定半径を有する。少なくとも１つのベント溝(vent groove)は、内側表面から軸から離れる方向に伸びる。
少なくとも１つの溝は第１の平面と交差する第１の端部を有する。
【０００５】
実施態様の別の態様では、ベントされた加圧ガス駆動アクチュエーター・ハウジングが提供される。ハウジングは内側表面、および壁内に内側表面から伸びる少なくとも１つのベント溝を含んでいる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、アクチュエーターの活性化の前の、ベントされた加圧されたガス駆動アクチュエーターの１つの実施態様の横断面図である。
【図２】図２は、アクチュエーターの活性化の後の、図１に示されたアクチュエーターハウジングの横断面図である。
【図３】図３は、図１および２の実施態様の中で示されるような単一のベント溝を組込むハウジングの横断面の端面図である。
【図４】図４は、図１−３に示されるハウジング実施態様の横断面の側面図である。
【図５】図５は、図１および２に示されるハウジングの外側の一部の部分的な透視図である。
【図６】図６は、図５に示されるハウジングの端面の透視図である。
【図７】図７は、図３に示される溝１２ｖに類似する、半径方向で相対する２つの溝を有するハウジングを含むアクチュエーターの一部の端面の横断面図を示す。図７Ａは、図７に示されるベント溝配置を組込むハウジングの概要図である。
【図８】図８は、図１−６に示されるような単一のベント溝を有するハウジングを含むアクチュエーターの一部の端面の横断面図を示す。
【図９】図９は、変化する横断面積を有するベント溝の実施態様を組込むハウジングの一部の横断面の側面図である。
【図１０】図１０は、変化する横断面積を有するベント溝の実施態様を組込むハウジングの一部の横断面の側面図である。
【図１１】図１１は、変化する横断面積を有するベント溝の別の実施態様を組込むハウジングの一部の横断面の側面図である。
【図１２】図１２は、変化する横断面積を有するベント溝の別の実施態様を組込むハウジングの一部の横断面の側面図である。
【図１３】図１３は、変化する横断面積を有するベント溝の別の実施態様を組込むハウジングの一部の横断面の側面図である。
【図１４】図１４は、３つの均等な角度をなして配置されるベント溝を有するハウジングを含むアクチュエーターの一部の端面の横断面図を示す。図１４Ａは、図１４に示されるベント溝配置を組込むハウジングについての概要図を示す。
【図１５】図１５は、異なるベント溝配置を組込む別のアクチュエータハウジングの実施態様についての概要の見方である。
【図１６】図１６は、異なるベント溝配置を組込む別のアクチュエータハウジング実施態様についての概要図である。
【図１７】図１７は、異なるベント溝配置を組込む別のアクチュエータハウジングの実施態様についての概要の見方である。
【図１８】図１８は、図１−６に示される実施態様についての、マイナスのＹ方向でのピストンの変位と、ピストンロッドによって加えられた力とのプロットを示す。
【図１９】図１９Ａ−Ｃは、アクチュエータハウジングの壁内のベント溝の形成の進行の１つの実施態様を示す横断面の概要図である。
【図２０】図２０は、本明細書に記述された実施態様の操作の基本原理を示す典型的なベント溝を組込むハウジングの一部の断面図である。図２０Ａは、図１−６に示されるようなベント溝の特別の実施態様を組込むハウジングの一部の横断面の側面図を示す。
【図２１】図２１Ａは、本明細書に記述された別の実施態様での、ベント溝を組込むアクチュエータハウジングの一部の横断面図である。図２１Ｂは、図２１Ａの中で示されるハウジングの端面の横断面図である。
【図２２】図２２Ａは、本明細書に記述された別の実施態様に従うベント溝を組込むハウジングの横断面の側面図である。図２２Ｂは、図２２Ａの中で示されるハウジングの端面の横断面図である。
【図２３】図２３は、乗り物にインストールされ、本明細書に記述された実施態様に従うフードリフティング装置を組込む歩行者保護装置システムの一部についての概要図である。
【０００７】
詳細な説明    
全ての図面において、類似する参照数字は類似の部分を参照する。さらに、明細書に記載された種々の態様の寸法について目標数値が記載されているが、製造公差のような要因によりこれらの値が変わってもよいことは理解される。そのような変化はここに記述された実施態様の範囲内であると企図される
【０００８】
図１−２２は、１０で示されるベントされた加圧ガス駆動アクチュエーターの様々な実施態様を示す。アクチュエーター１０は、装置または機構に力を送るために任意の適切な装置あるいは機構に（以下に詳しく記述されるピストンロッド５０によって）動作可能に組み合わされる。駆動力は以下に述べられる方法で、アクチュエーターのハウジングの中への加圧されたガスの導入に反応して生成される。加圧されたガスは、ハウジング内で（例えばハウジングに組み入れられたガス発生機により）生成されてもよい。あるいは、ガスは、ハウジング内部と流体連通された外部ガス源からハウジングへ導入されてもよい。本明細書に記述されるようなアクチュエーターのための可能な１つの用途は、自動車のフードの一部を上げることである。
【０００９】
本明細書に記述されたアクチュエーターの任意の実施態様の要素のすべては、任意の適切な材料あるいは物質から形成されることができる。例えば、ハウジング１２は、金属材料（例えばステンレススチール）、ポリマーあるいは他の適切な材料または物質から形成されることができる。図１−６に示される実施態様では、アクチュエーター１０はハウジング１２、ハウジング内にスライド可能に配置したピストン３０、およびピストンと共に移動するようにピストンに付けられたピストンロッド５０を有する。示された実施態様では、ハウジング１２は円筒状であり、第１の端部１２ａ、第２の端部１２ｂ、および第１と第２端部を接続するボディー１２ｃを画定する最も外側のハウジング壁１２ｄ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。
【００１０】
図１−６に示される実施態様では、ハウジングの第１の端部１２ａは、クリンピング、接着性アタッチメント、あるいは他の適切な方法によりその内部に挿入され保持される、適切なガス発生機１４（例えば既知のミクロガス発生機）を格納するように構成される。あるいは、ガス発生機１４は、適切な保持方法を使用して、ハウジングの第１の端部へ取り付けられてもよい。ガス発生機１４のガスをベントする部分１４ａはハウジング内部に配置され、生成されたガスがガス発生機の活性化の後にハウジングの中へ流れ込むようにされる。所望であれば、適切なシール（図示されないが、たとえばエポキシのシール、ｏ−リングシール、あるいは他のシール手段）はガス発生機１４とハウジング２２の間からの、ハウジングの外部への生成されたガスの漏出を防ぐか最小化するために提供されることができる。
【００１１】
壁１２ｄの内側表面１２ｗは、長さ方向の中心軸Ｌ１から測定された半径として一定値を有する。また、より以下に詳しく記述されるように、その長さ方向に沿って弾力のあるシール４０のスライド可能なかみ合いを可能にするように組み立てられる。シール４０はピストン３０にマウントされる。ここに示された実施態様では、ハウジング内側表面１２ｗは円筒状の空間を画定し、ここに記述されたベント溝は外側ではあるが、この円筒状の空間に隣接して存在する。
【００１２】
図１−６に示される実施態様では、ハウジングの第２の端部１２ｂは開口部１２ｆを有する。開口部１２ｆは、ピストンロッド５０がその内部を通るように受容するよう構成され、該ピストン３０はハウジング内部１２ｅに、スライド可能に配置される（より詳細に以下に記述される）。開口部１２ｆは、開口１２ｆを通ってハウジングの中へ、およびそのハウジングから外へロッドが動く時にピストンロッド５０を横に方向に拘束するか支持するようなサイズおよび構成で組み立てられてもよい。図１−６に示される特定の実施態様では、端壁１２ｇはハウジング１２の一部から形成される。また開口部１２ｆは壁１２ｇにドリルまたは他の方法で形成される。所望であれば、強化キャップ（図示せず）が、ピストン・ストロークの終わりに端壁１２ｇと接触するピストン３０によって働かせられた衝撃力に対してハウジング端部を強くするために、溶接あるいは他の適切な手段によりハウジングの端部１２ｂに固定されてもよい。
【００１３】
ピストン３０は、スライド可能にハウジング内部１２ｅの内部に配置される。図１および２を参照する。ピストンは外側の壁３０ｂを備えたベース３０ａを有する。溝３０ｃは壁３０ｂの中に形成され、弾力のあるガスタイトシール(gas-tight seal)４０（例えば適切なＯリング）をその内部に受け取るように組み立てられる。既知の方法では、シール４０はハウジング壁１２ｄの内側表面と弾力的に噛み合うかまたは接触し、それによって、ピストン３０と壁１２ｄの間に本質的にガスタイトシールを提供する。ピストン３０がハウジング壁内側表面と接触するシール４０を備えたハウジング１２内に配置される場合、シールとハウジング壁の間の接触部位は、ピストンのより高い圧力側Ｐ１とピストンのより低い圧力側Ｐ２の間の境界を画定する。したがって、溝に沿って移動するガスがシール４０の下（シールとハウジング壁の間で）を通れれば、より高い圧力側Ｐ１からピストンのより低い圧力側Ｐ２側へ、溝１２ｖを通ってベントが起こるだろう（より詳細に以下に記述される）。
【００１４】
図１−６に示される実施態様では、突出部３０ｄはピストンベース３０ａから伸びる。突出部３０ｄは、締まりばめになるようにピストンロッド５０とかみ合うような構造にされるかまたは適当な方法により取り付けられるか、または他の方法でピストン３０へピストンロッド５０の取り付けを容易にする。
【００１５】
特定の実施態様では、キャビィティ３０ｅはピストンベース３０ａの中に形成される。キャビィティ３０ｅはピストン中に空間を提供する。この空間はその内部にガス発生機の活性化および生成されたガスの噴出に起因するガス発生機１４（たとえばガス発生機の弁の部分(petalled portions））のデブリあるいは放出物をそこに格納するように組み立てられ、生成されたガスの最初の膨張を制限する。これは所定の効果を生むためにガス発生機の中で使用されなければならないガス発生剤の量を比較的少なくすることを可能にできる。ピストンロッド５０は、それを介してピストンロッドに接続されたエレメント（例えば乗り物のフードの一部（図２３にエレメント９０２として模式的に示される））に推進力を伝える機構である。ピストンロッド５０はピストンと連結して移動するようにピストンに取り付けられた第１の端部５０ａを有する。第１の端部の反対側のピストンロッドの第２の端部５０ｂは、アクチュエーター力が伝えられるべきエレメントまたは機構へのアタッチメントのために構成されてもよい。図１−６に示される実施態様では、ピストンロッド５０は中空である。あるいは、ピストンロッドは中実であることができる。あるいは、ピストンとピストンロッドは単一ピースとして、互いに一体に作られてもよい。ピストンロッドはさらに任意の特定の長さ、直径、形状および／または特定用途に適しているか必要である他の特性を有することができる。
【００１６】
図１−６を参照する。少なくとも１つのベント溝１２ｖは、ハウジング壁１２ｄの内側表面１２ｗに沿って形成される。図１−６に示される実施態様では、溝１２ｖは、ハウジングの壁の部分１２ｘを外側、つまり軸Ｌ１から離れる方向に壁の一部１２ｘを押し、壁の内側表面１２ｗを壁の厚み方向に押す成形加工オペレーションにより形成され、壁の関連する部分を伸ばすか変形するようにして形成される。壁１２ｄの伸ばされた部分１２ｘが外側に押され、溝１２ｖが形成される。実施態様の中では、ベント溝（図２１Ａ−２２Ｂの中で示される溝１２ｋの実施態様を除く）は、ハウジングの長さ方向の軸Ｌ１と平行に伸びる。
【００１７】
図１−６に示される実施態様では、溝１２ｖは、軸Ｌ１に垂直に伸びる第１の平面ｓ１と交差する第１の端部１２ｖ−ａ、および軸に垂直に伸びる第２の平面ｓ２と距離を置いた第２の端部１２ｖ−ｂを有する。平面ｓ１およびｓ２は、ハウジング内側表面１２ｗの一定半径部分の範囲あるいは長さ方向の端を表わす。ハウジングに沿ってベント溝を提供することにより、より高い圧力ピストン側Ｐ１からより低い圧力側Ｐ２までのベントが可能になる  すなわち、内側表面１２ｗ（ベント溝に沿った部分を除く）は、平面ｓ１とｓ２の間で軸Ｌ１からの一定半径に位置する。ピストンは、平面ｓ１あるいはｓ１近傍で始まり、平面ｓ２あるいはｓ２の近傍で終了するピストン・ストロークで、方向Ｖに移動する。示された実施態様では、平面ｓ１およびｓ２は内側表面１２ｗを通り、ベント溝の長さ方向の軸に垂直に伸びている。
【００１８】
本明細書に記述された実施態様では、平面ｓ１およびｓ２は、ハウジング内側表面１２ｗの一定半径部分の範囲あるいは長さ方向の端または限界を模式的に表わす。ハウジングに沿ってベント溝を提供することにより、より高い圧力ピストン側Ｐ１からより低い圧力側Ｐ２までのベントが可能になる。すなわち、内側表面１２ｗ（ベント溝に沿った部分を除く）は、平面ｓ１とｓ２の間で軸Ｌ１からの一定半径に位置する。ピストンは、平面ｓ１あるいはｓ１近傍で始まり、平面ｓ２あるいはｓ２の近傍で終了するピストン・ストロークで、方向Ｖに移動する。ベントは表面１２ｗに作られた溝に沿って生じる。
【００１９】
図１９Ａ−Ｃは、１つの可能な溝形成方法を使用して、ハウジング本体部分の端部１２ｃからスタートするベント溝１２ｖの形成の進行を示す。示された実施態様では、成形加工工具８００は所望形状および寸法を有する溝を生産するように形作られる。矢印Ｗによって示された方向（ハウジング中心軸から遠ざかってハウジング壁内へ伸びる方向）にハウジング壁の材料を移動させることによって、ツールは方向Ｖ１でハウジングの端部からハウジング内部へ差し込まれる。ハウジング壁の外側に沿って移動されたハウジング壁材料の部分１２ｚは、方向Ｗに流れ、伴われた成形型Ｄ１００のキャビィティＣ１００へ流れる。
【００２０】
ここに記述された実施態様では、ハウジング１２に形成されたベント溝の少なくとも１つの端部は、本体部分の端部１２ｃまで伸び、ベント溝の端部がハウジング端部１２ａあるいは１２ｂのうちの１つで開いているようにされる。したがって、ハウジングの内部物質はこの位置でハウジングの外部へベントされることができる。
【００２１】
溝あるいは溝の一部を形成する代替方法では、ハウジング１２は長さ方向のベースの上に置かれ、成形型キャビィティ（上に記述されたキャビィティＣ１００のような）の上に配置された内部の溝１２ｖの反対側に存在するハウジング外側の一部と共に伸びるように、ハウジング１２は配置される。その後、プレス工具がハウジングの端部へ差し込まれる。プレス工具は、溝成形加工部分がハウジング壁１２ｄの内部の表面へ押された時に、望まれた形（深さと幅を含む）および長さを有する溝または溝部分を生産する、溝形成部分を有する。ツールの溝形成部分は、ハウジング１２の長さ方向の軸Ｌ１に垂直な方向で壁１２ｄ内に押され、それによって、溝を形成し、以前に記述されたように成形型キャビィティ内へハウジング壁の一部を変形させる。この方法を使用すると、溝の異なる部分が、軸Ｌ１に垂直にハウジング１２を通して得られた異なる平面に沿って異なる横断面を持つように成形することができる。これは、溝に沿った全ての箇所で、それを通ってシールのまわりをガスが流れる溝の部分の横断面をコントロールすることを可能にする（たとえば図９−１３を参照）。この方法は、さらにハウジング１２の一方の端から一定間隔で配置される溝の形成を可能にする。
【００２２】
別の代替方法では、溝１２ｖは、ハウジング壁内側表面上で行なわれる、ブローチング(broaching)操作によって形成される。既知の方法で、ブローチング操作は、ハウジングの壁内側表面から材料の所望量を取り除き、それによって、溝に相対するハウジング壁の厚さｔを低減する。
【００２３】
溝あるいは溝の一部を形成する別の代替方法では、ハウジング１２は適切なポリマーから形成される。溝１２ｖのうちの全ては先に記述された方法のうちの１つによって形成されることができる。あるいは、溝は、たとえば重合体のハウジングの壁に希望の溝プロフィール形（例えばここに示された溝形状の１つ）へ作り上げられた挿入物と成型することにより形成されてもよい。その後、挿入物は、成型されたハウジングが十分な程度に冷えた後、ハウジング壁に成型された溝から取り除かれてもよい。
【００２４】
図２０は、実施態様に従って、ベント溝１２ｖ’を組込むハウジングの一部の断面図であり、溝の操作の基本原理を示している。図は、活性化の後にその活性化前の位置から表面１２ｗに沿って方向Ｖに進んだ、ピストンにマウントされたシール４０を示す。位置１では、シールはまだ溝１２ｖ’に達していない。したがって、より高い圧力側Ｐ１のガスは、シールとハウジング壁内側表面１２ｗの間の接触によってピストンのより低い圧力側Ｐ２に達することはシールによって防がれる。位置２では、シール４０は溝１２ｖ’の端部１２ｖ’−ａを通過している。ピストンのＰ１側のガスは、ピストンのより低い圧力側Ｐ２への溝に沿ったシールのまわりのルートを持っている。ガスは矢印Ｚで示されるように、ベント溝１２ｖ’に沿って、シールが溝端部１２ｖ’−ｂに達するまで流れ続ける。シールの位置３では、シールは溝端部１２ｖ’−ｂを通過している。溝はもはやシールの外部または下には存在しない。したがって、溝を通るガスフロー・パスは閉鎖される。
【００２５】
溝に沿った流体の流量（したがってアクチュエーター力のプロフィール）は、溝端部の横断面積および端部間の溝の部分の寸法をコントロールすることによりコントロールされる。これらのパラメーターは希望の力のプロフィールを達成するために、本明細書に記述されるように溝に沿って様々な位置で変えられてもよい。
【００２６】
図２０Ａは、図１−６に示されるベント溝１２ｖの特別の実施態様を示す。それは、少なくともハウジングの長さの一部の内側壁１２ｗに沿ったハウジングの一定の内部半径部分の１つの端から伸びる。示された実施態様では、溝１２ｖは、ハウジングの第１の端部１２ａの近くの平面ｓ１と交差し、この地点で開口している。溝１２ｖは、平面ｓ１とｓ２の間のハウジングの長さ方向の一部で、壁１２ｗに沿ってその内部に伸びる。ピストン３０の移動が始まった時から溝１２ｖに沿ってベントが生じることは理解される。示されるシール位置１および２を通ってシールが溝の溝端部１２ｖ−ｂに達するまでベンドが続く。シールの位置３では、シールは溝端部１２ｖ’−ｂを通過したので、溝はもはやシールの下あるいはシールの外側に存在していない。したがって、溝を通るガスフロー・パスは閉鎖される。
【００２７】
溝に沿った流体の流量（したがってアクチュエーター力のプロフィール）は、溝端部の横断面積および端部間の溝の部分の寸法をコントロールすることによりコントロールされる。これらのパラメーターは希望の力のプロフィールを達成するために、本明細書に記述されるように溝に沿って様々な位置で変えられてもよい。
【００２８】
アクチュエーター力のプロフィール（時間の関数として、ピストンロッド５０によってピストンロッドに接続しているエレメントに及ぼされる力として定義される）は、アクチュエーターの構造上の特徴をコントロールすることよりコントロールされることができる。構造上の特徴としては、たとえばベント溝の数、１または複数のベント溝の面積（それぞれのベント溝について、たとえば図３に領域Ａとして示される、ハウジングの任意の断面で溝の端を定義する、ハウジング壁１２ｄの部分と、溝の上を滑るシール４０によって囲まれる面積として定義される）、ベント溝の長さ、ガス発生機のガス出力特性および他の適切な要因があげられる。これらの構成要素の寸法は、ベント溝に沿ったガスの全流量、およびベント可能な時間のような特性をコントロールするために修正することができる。
【００２９】
例えば、図１−６に示された実施態様では、溝１２ｖがハウジング壁内側表面１２ｗの外部へ、または残りの部分を越えて伸び、シールが図２０Ａに示されるようなベント溝上に位置する場合に、溝１２ｖはより高い圧力側Ｐ１からより低い圧力側Ｐ２への、シール４０を過ぎた加圧されたガスのためのフローパスまたはベントを提供する。ピストン３０のより低い圧力側へ溝１２ｖに沿って流れるガスは、次いでハウジングの開口１２ｆを通ってハウジングから流れることができる。
【００３０】
溝がシール４０のより高い圧力側Ｐ１およびシールのより低い圧力側Ｐ２の両方に及ぶ限り、溝の一部を通ったベントがシールの下で可能になる。別の言い方をすれば、実施態様では、溝に沿ったベントは、溝に沿っておよびシール４０を過ぎて、より高い圧力ピストン側Ｐ１からより低い圧力側Ｐ２までガスフロー通路が存在する限り可能になるだろう。
【００３１】
ここに記述された実施態様では、ベントがピストンのストロークの一部だけに沿って可能になるように、ベント溝の長さおよび位置が特定されてもよい。そのような実施態様では、ベントに沿った、およびシール４０を過ぎた生成されたガスの一部のフローは、ベント溝の長さおよび位置に対応するピストン・ストロークの一部においてのみ可能になるだろう。溝の他の実施態様では、ベントがハウジングの一定の内部半径部分の全長に沿って（つまり基本的にピストンの全ストローク長さに沿って）可能になるように、ベント溝の長さおよび位置が特定されてもよい。
【００３２】
特定の実施態様では、１つまたは複数の溝の端部の位置は、ピストン・ストロークでのベントが開始する位置および／または終わる位置を制御するように指定されてもよい。例えば、図１−６に示されるアクチュエータハウジングの実施態様では、溝１２ｖは、ピストンストロークの開始時にベントが始まり、ベント１２ｖがそれに沿って伸びるハウジング１２の部分に沿ってベントが可能になるように溝１２ｖが構成される。
【００３３】
ピストンが溝１２ｖの１２ｖ−ａに達した後、溝１２ｖの端部である１２ｖ−ｂをシールが通過するまで、溝を通ってベントが可能になる。したがって第１の端部１２ｖ−ａはピストンストロークの開始時にベントが始まるように配置される。シール４０が溝の反対側の端部１２ｖ−ｂを通過した後、ピストンがハウジングの端部１２ｂに達するまで、さらなる溝ベントは不可能になる。図８は、図１−６に示されるアクチュエーター実施態様の平面図である。
【００３４】
図４は、図１−３に示されるハウジング実施態様の横断面の側面図を示す。ハウジングの特定の実施態様である。この実施態様では、溝端部１２ｖ−ｂがハウジング端壁１２ｇの内側表面から３０ミリメートルの距離Ｈであるように、溝１２ｖはハウジングの長さに沿って形成される。アクチュエーターのこの特別の実施態様では、さらに、溝端部１２ｖ−ａは平面ｓ１に沿って位置する。
【００３５】
図１−６に示される実施態様では、単一溝１２ｖがハウジングに組み入れられる。
ベントは溝端部１２ｖ−ａからスタートすることができ、またピストンが溝の反対の端部１２ｖ−ｂに達するまで、途中ずっとベントが可能になる。
【００３６】
他の実施態様では、多数のベント溝が、ハウジング壁内側表面に沿って別々に間隔を置かれて配置されたてもよい。例えば図７、７Ａ、９、１４、１４Ａ、１５および１６では、複数の離れて配置された溝１２ｖ−１および１２ｖ−２を有するアクチュエータハウジングの概要図を示す。
【００３７】
図７は、２つの半径方向で相対するベント溝１２ｖ−１および１２ｖ−２を有するアクチュエータハウジングの一部の平面断面図を示す。図７Ａは、図７に示されるベント溝配置を組込むハウジングについての概要図を示す。特別の実施態様では、溝１２ｖ−１および１２ｖ−２は等しい長さを持っており、ハウジング（溝の始まりは、ハウジング長さ方向の軸Ｌ１に垂直に伸びる共通の平面ｓ１に沿って位置する。また、溝の終わり１２ｖ−１ｂおよび１２ｖ−２ｂは、ハウジング長さ方向の軸Ｌ１に垂直に伸びて、第１の平面とは別に一定間隔で配置された別の共通の平面ｓ３に沿って位置する）に沿って共に伸びる。したがって、この実施態様では、ピストンが方向Ｖに移動する際に両方の溝によってベントは同時に始まり、ピストンが方向Ｖで移動し、同時に終了する。
【００３８】
多数の溝を組込む任意の実施態様では、それぞれの溝はハウジング１２の長さに沿って任意の所望の長さおよび相対的位置を有することができる。すなわち、溝は特定用途の駆動力の要求により、同じ長さを持っていてもよいし、持っていなくてもよいし、互いに同一空間に広がって(coextensive)もよいし、そうでなくともよい。さらに、ベント溝は任意の所望な数で使用されてもよい。さらに、溝１２ｖ−１および１２ｖ−２は１８０度の角度をなして間隔を置かれるが、溝の任意の組の任意のペアの溝の間の距離および／または角度間隔は、等しいかまたは不等であることができる。
【００３９】
ベント溝のどんな所望の数を使用してもよい。さらに、溝の任意のセット中の一対の溝の間の角度間隔および／または間隔は等しいかあるいは不等であってもよい。さらにベントがピストンのストロークの一部だけに沿って、またはピストンのストロークの全部で可能になるように、ベント溝の長さおよび位置が特定されてもよい。そのような実施態様では、ベントに沿った、およびシール４０を過ぎた生成されたガスの一部のフローは、ベント溝の長さおよび位置に対応するピストン・ストロークの一部においてのみ可能になるだろう。
【００４０】
図１４は、３つの均等な角度をなして配置されるベント溝１２ｖ−１、１２−ｖ２および１２ｖ−３があるアクチュエータハウジングの一部の平面図断面図を示す。図１４Ａは、図１４に示されるベント溝配置を組込むハウジングの概要図を示す。図１４および１４Ａに示される実施態様では、溝１２ｖ−１、１２−ｖ２および１２ｖ−３はすべて等しい長さを持っており同一空間に伸びる。溝の端１２ｖ−１ａ、１２ｖ−２ａおよび１２ｖ−３ａは平面ｓ１と交差し、反対の溝の端１２ｖ−１ｂ、１２ｖ−２ｂおよび１２ｖ−３ｂは、平面ｓ１とｓ２の間に位置し、軸Ｌ１に垂直に伸びる平面ｓ３と交差する。
【００４１】
別の実施態様（図１５に示される）は、オーバーラップする端部を備えた、少なくとも２の溝１２ｖ−１および１２ｖ−２を含んでいる。したがって、図１５に示される実施態様では、第１の溝１２ｖ−１の一部は、軸Ｌ１に垂直に伸びる第１と第２の平面ｓ１とｓ２の間に位置する、第３の平面ｓ３と第４の平面ｓ４の間に伸びる。さらに、第２の溝１２ｖ−２の一部は第３と第４の平面の間に伸びる。溝１２ｖ−１は、ピストンストロークの開始時に溝の１２ｖ−１ａの箇所でベントが始まるように構成される。シールが溝１２ｖ−１の端部の１２ｖ−１ｂを通過するまで、溝１２ｖ−１を通ってベントが可能になる。しかしながら、溝１２ｖ−１に沿ったポイント１２ｖ−１ａから１２ｖ−１ｂまでのシールの通過中に、シールは溝１２ｖ−２に沿ったポイント１２ｖ−２ａ（平面ｓ１に最も近い端部）を通り、それによって、溝１２ｖ−１と同様に溝１２ｖ−２に沿ったベントを可能にする。ベントは溝１２ｖ−１に沿ってシール４０がポイント１２ｖ−１ｂを通過するまで、両方の溝に沿って可能になり、その後この溝の端部１２ｖ−２ｂまで溝１２ｖ−２に沿ってのみベントが可能になる。
【００４２】
図１５は１組のオーバーラップする溝を有する実施態様を示すが、任意の数のオーバーラップした溝を、求められる希望の駆動力プロフィールを達成するために使用することができる。例えば、ピストン・ストロークの最初の部分中にベントを可能にするひとつの第１の溝は、ピストン・ストロークの後の部分中で第２の溝によってベントを可能にするために、図１５に示される方法で多数の第２の溝とオーバーラップしてもよい。同様に、ピストン・ストロークの最初の部分中にベントを可能にする多数の第１の溝は、ピストン・ストロークの後の部分中でこの第２の溝によってベントを可能にするために、図１５に示される方法でひとつの第２の溝とオーバーラップしてもよい。
【００４３】
別の実施態様（図１６に示される）は、共通の面Ｘ’に沿って配置され、中心軸Ｌ１と平行に伸びる少なくとも２つの溝１２ｖ−１および１２ｖ−２を、隣接した端部の間にスペースＤ’を備えて有する。図１６に示されるように、両方の溝の長さ方向の軸は、ハウジング長さ方向の軸Ｌ１からハウジングの側まで及ぶ、平面Ｘ’に沿って位置する。
【００４４】
図１６に示された実施態様では、溝１２ｖ−１および１２ｖ−２は共軸である。溝１２ｖ−１はピストンストロークの開始時の１２ｖ−１ａの箇所でベントを始めることを可能にするように組み立てられる。シールが溝１２ｖ−１の端部で、軸Ｌ１に垂直に伸びる平面ｓ３に沿って位置する１２ｖ−１ｂを通るまで、ベントは溝を通って可能になる。その後、軸Ｌ１に垂直に伸び、平面ｓ３とは離れて配置される平面ｓ４と交差する溝１２ｖ−２の端部１２ｖ−２ａにシールが達するまで、ベントはできなくなる。その後、溝１２ｖ−２の端部１２ｖ−２ｂに到達するまで、ベントは溝１２ｖ−２を通って可能になる。
【００４５】
図１７に示される実施態様では、図１−２に示されるものと類似する単一のベント溝１１２ｖは、ハウジングの第１の端部１２ａからではなく、ハウジング１２の第２の端部１２ｂから伸びるように形成される。ピストンシール４０が、軸Ｌ１に垂直に伸びる平面ｓ３と交差する溝端部１１２ｖ−ａに達した時、この溝に沿ったベントは可能になる。所望であれば、多数のベント溝は、図１４Ａの中で示されるものに類似する方法で、ハウジングの第２の端部１２ｂから伸びるように形成することができる。
【００４６】
図１−６に示される実施態様では、溝１２ｖはその全長に沿って（製造公差の範囲内で）一定の横断面積を持っている。ここに記述された実施態様のうちの全てにおいて、多数の溝がハウジングに組み入れられる場合には溝は同じ横断面積あるいは異なる横断面積を有してもよい。
【００４７】
さらに、任意の特定の溝の横断面積は、アクチュエーター力のプロフィールに影響する別の手段としてその長さに沿って変えられてもよい。ガスが流れてもよい面積のコントロールは、ピストンが溝に沿って移動する時の、ガスフローまたはベント速度のコントロールされた変化を可能にする。
【００４８】
例えば、図９に示される実施態様では、溝１１２ｖの深さｄ’は溝の長さに沿って変わる。溝の深さｄ’の変化は、溝の長さに沿った溝横断面積の対応する変化を生ずる。
【００４９】
図９に示される実施態様では、溝の深さｄ’が溝の長さに沿って一定の割合で変わるように、溝１１２ｖは先細りである。しかしながら、溝の横断面積は、作ることができるあらゆる希望の方法で変えることができる。
【００５０】
さらに（あるいは別法として）、成形加工工具はツールの幅が変わるように形成されてもよい。これは、ハウジングの組立てに対応し、ハウジング壁に形成された溝の幅を変えることを可能にする。
【００５１】
他の実施態様では、全ての溝は、隣接した部分あるいは異なる特性を有する「ゾーン」のセクションを有するように作られてもよい。
例えば、図１０および１１に示される実施態様では、溝１１２ｖの第１の部分Ｒ１は一定の横断面積を有し、第１の部分に隣接する溝の第２の部分Ｒ２では溝の長さに沿って横断面積が変化する。
【００５２】
図１２に示される実施態様では、溝１１２ｖの第１の部分Ｒ１は一定の横断面積を有し、第１の部分に隣接する溝の第２の部分Ｒ２では、溝の長さに沿って第１の部分の横断面積横断面積とは異なる第２の一定の横断面積を有する。
【００５３】
図１３に示される実施態様では、溝１１２ｖの第１の部分Ｒ１は溝の長さに沿って変わる横断面積を有し、溝の第２の部分Ｒ２は溝の長さに沿って変わる横断面積を有する。
【００５４】
上記を考慮して、本明細書に記載された方法および構造を使用して、種々様々のアクチュエーター力のプロフィールを提供するために、多数のオプションが存在することが理解される。
【００５５】
アクチュエーターのオペレーション中に、ガス発生機あるいは他の加圧されたガス源がピストンのより高圧の側Ｐ１でハウジングへ加圧されたガスを導入して活性化される。加圧されたガスは、マイナスのＶ方向（−Ｖ）にピストンを移動させ、それによって力がピストンロッド５０によってピストンロッドに取り付けられたエレメントあるいは機構に加えられる。アクチュエーター力のプロフィールは、ピストンのより高い圧力側Ｐ１からより低い圧力側Ｐ２までの溝によってベントされた加圧されたガスの量と関係する。ピストン・ストロークの終了および／または弾力のあるシールが溝を通過し、ハウジング壁の溝が彫られていない表面との平坦な接触にある場合、より高圧のエリアの圧力が大気圧とほとんど等しくなるまで、より高い圧力側の残りのガスはハウジング壁と弾力のあるシールの間から、より高圧のエリアからより低い圧力エリアへある程度逃げ続けることができる。結果としてアクチュエーター展開の数秒以内の完全に減圧されたアクチュエーターをもたらす。
【００５６】
特定の実施態様中では、アクチュエーターの活性化に先立って、少なくとも１つのベント溝の一部がより高い圧力側Ｐ１（つまりガス発生機側）、および弾力のあるシール４０のより低い圧力側（つまりピストンロッド５０がハウジング１２を出るピストンの側）の両方に存在するように、ピストン３０を配置する。これによってピストンのＰ１側およびＰ２側のハウジング内圧は、アクチュエーターのアセンブリ中およびアクチュエーター活性化に先立って、等しくなることができる。
【００５７】
図１８は、アクチュエーターが完全に展開した（つまりピストンの最大の移動時）後、図１−６に示される実施態様における図面中のマイナスＶの方向におけるピストンの変位対ピストンロッドによって加えられた力とのプロットを示す。図１８に示されるように、ピストンロッド５０がハウジング内で後ろに押されるので、−Ｖ方向へのピストン３０の変位に抵抗する力は、弾力のあるシール４０が溝１２ｖに沿ったポイント１２ｖ−ｂを通過したポイントにピストンが到達するまでどんどん増加する。このポイントで、ピストンのＰ１側に格納された加圧されたガスのベントは、もう一度可能になる。溝１２ｖを通るガス・ベントは、図１８に示されるように−Ｖの方向へのピストンの一層の移動に抵抗する力の迅速な低下を引き起こす。
【００５８】
図２１Ａ−２２Ｂを参照する。ベント溝の別の実施態様１２ｋでは、溝はハウジング軸Ｌ１に垂直な平面に存在する軸Ｋに沿って伸びる。溝の横断面の寸法は、シール４０が溝を通る時、高圧側Ｐ１からより低い圧力側Ｐ２に比較的速いか、あるいは「脈を打った」所望量のガスのベントを提供するようにコントロールされてもよい。図２２Ａおよび２２Ｂに示されるように、溝１２ｋは壁１２ｗの３６０度の表面に沿って伸び、それによって、連続的な「輪」を形成することができる。あるいは図２１Ａおよび２１Ｂに示されるように、溝１２ｋは、特定の部分あるいは表面の１２ｗの角度範囲Ｍだけに沿って伸びてもよい。これらの変化は、アクチュエーター力のプロフィールのコントロールでの増加した柔軟性を可能にする。溝１２ｋはここに記述された溝形成方法のうちの１つを使用して形成されてもよい。
【００５９】
図２３は、乗り物８８０にインストールされ、明細書に記述された実施態様に従うフードリフティング装置１０を組込む、歩行者保護装置システム９００の一部についての概要図である。歩行者保護装置システム９００のこの実施態様では、乗り物にマウントされたセンサー８１０は、乗り物と歩行者（図示せず）の間の接触を検知する。この検知された接触に反応して、活性化信号はフードリフティング機構１０へ送られ、ガス発生機の活性化あるいは他の方法による加圧されたガスの開放により、ハウジング１２の内部へガスを送り、ハウジングからのピストンロッド５０の伸張を起こす。その後、伸びたピストンロッド５０は、フード９０２の後部を上げる。フード・リフター活性化信号は、センサー８１０あるいは、センサー８１０から乗り物歩行者接触信号を受け取り、それに反応して活性化信号を生成する適切に構成されたコントローラー（図示せず）から送られてもよい。
【００６０】
様々な実施態様の先の記述が説明の目的だけのためにあることが理解されるだろう。  そのため、ここに開示した様々な構造・操作上の特徴は、請求項に記載された範囲から逸脱することなく変更することができる。
【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７】
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【図７Ａ】
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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１４Ａ】
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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１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図１９Ｃ】
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【図２０】
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【図２０Ａ】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２３】
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