(57)【要約】【課題】  大きな出力あるいは大きな出力ストロークを発生可能な高分子アクチュエータを提供する。【解決手段】  大径ピストン４５および大径シリンダ４８で区画した第１油室５１と、小径ピストン４９および小径シリンダ４７で区画した第２油室５２とを連通させ、導電性高分子材料からなる線状のアクチュエータエレメント１４の伸縮により大径ピストン４５および大径シリンダ４８を相対移動させることで第１油室５１の容積および第２油室５２の容積を変化させ、第２油室５２の容積変化に伴う小径ピストン４９および小径シリンダ４７の相対移動を出力として取り出す。アクチュエータエレメント１４の本数を増加させることで出力を増加させることができ、大径ピストン４５および小径ピストン４９の直径差に応じて出力ストロークを増加させることができる。【選択図】        図５
2005086982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧を加えることで伸縮する導電性高分子材料（１２）からなる線状のアクチュエータエレメント（１４）と、第１油室（５１）を区画すべく摺動自在に嵌合する大径ピストン（４５）および大径シリンダ（４８）と、第１油室（５１）に連通する第２油室（５２）を区画すべく摺動自在に嵌合する小径ピストン（４９）および小径シリンダ（４７）とを備え、
アクチュエータエレメント（１４）の伸縮により大径ピストン（４５）および大径シリンダ（４８）を相対移動させることで第１油室（５１）の容積および第２油室（５２）の容積を変化させ、第２油室（５２）の容積変化に伴う小径ピストン（４９）および小径シリンダ（４７）の相対移動を出力として取り出すことを特徴する高分子アクチュエータ。    
【請求項２】
電圧を加えることで伸縮する線状の導電性高分子材料（１２）を織って構成した導電性高分子ネット（７７）と、内部に第１油室（７５）を有して導電性高分子ネット（７７）に包まれた可撓性容器（７２）と、第１油室（７５）に連通する第２油室（７６）を区画すべく摺動自在に嵌合するピストン（６５）およびシリンダ（６４）とを備え、
導電性高分子ネット（７７）の伸縮により可撓性容器（７２）の第１油室（７５）の容積を変化させることで第２油室（７６）の容積を変化させ、第２油室（７６）の容積変化に伴うピストン（６５）およびシリンダ（６４）の相対移動を出力として取り出すことを特徴する高分子アクチュエータ。
【請求項３】
電圧を加えることで伸縮する導電性高分子材料（１２）からなる線状のアクチュエータエレメント（１４）と、一端側が固定されたアクチュエータエレメント（１４）の他端側が巻き付けられたリールナット（９５）と、リールナット（９５）にねじ機構（９７）を介して接続されたスクリューロッド（９８）とを備え、
アクチュエータエレメント（１４）の伸縮によりリールナット（９５）を回転させ、リールナット（９５）の回転をねじ機構（９７）を介してスクリューロッド（９８）の往復動に変換して出力することを特徴する高分子アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧を加えることで伸縮する導電性高分子材料を用いた高分子アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
かかる高分子アクチュエータは、下記特許文献１により公知である。この特許文献１の図７の実施例に示されたものは、コイルスプリングの外周を電解質部を挟んで導電性高分子材料で覆って導電性高分子チューブを構成し、この導電性高分子チューブの導電性高分子材料および電解質部間に電圧を加えることで、導電性高分子チューブをコイルスプリングの軸線に沿う方向に伸縮させて高分子アクチュエータとしての機能を発揮させるようになっている。
【特許文献１】特開２０００−１３３８５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、１本の導電性高分子チューブが発生し得る出力は小さいため、多数の導電性高分子チューブを束ねて出力を増加させることが考えられるが、束ねられる導電性高分子チューブの数には限界があるために必要とする出力が得られない場合がある。また導電性高分子チューブの伸縮率は１５％程度にすぎないため、その出力ストロークが不足してアクチュエータとしての利用範囲が制限される問題がある。
【０００４】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、大きな出力あるいは大きな出力ストロークを発生可能な高分子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】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、電圧を加えることで伸縮する導電性高分子材料からなる線状のアクチュエータエレメントと、第１油室を区画すべく摺動自在に嵌合する大径ピストンおよび大径シリンダと、第１油室に連通する第２油室を区画すべく摺動自在に嵌合する小径ピストンおよび小径シリンダとを備え、アクチュエータエレメントの伸縮により大径ピストンおよび大径シリンダを相対移動させることで、第１油室の容積および第２油室の容積を変化させ、第２油室の容積変化に伴う小径ピストンおよび小径シリンダの相対移動を出力として取り出すことを特徴する高分子アクチュエータが提案される。
【０００６】
また請求項２に記載された発明によれば、電圧を加えることで伸縮する線状の導電性高分子材料を織って構成した導電性高分子ネットと、内部に第１油室を有して導電性高分子ネットに包まれた可撓性容器と、第１油室に連通する第２油室を区画すべく摺動自在に嵌合するピストンおよびシリンダとを備え、導電性高分子ネットの伸縮により可撓性容器の第１油室の容積を変化させることで第２油室の容積を変化させ、第２油室の容積変化に伴うピストンおよびシリンダの相対移動を出力として取り出すことを特徴する高分子アクチュエータが提案される。
【０００７】
また請求項３に記載された発明によれば、電圧を加えることで伸縮する導電性高分子材料からなる線状のアクチュエータエレメントと、一端側が固定されたアクチュエータエレメントの他端側が巻き付けられたリールナットと、リールナットにねじ機構を介して接続されたスクリューロッドとを備え、アクチュエータエレメントの伸縮によりリールナットを回転させ、リールナットの回転をねじ機構を介してスクリューロッドの往復動に変換して出力することを特徴する高分子アクチュエータが提案される。
【０００８】
尚、実施例のゴムチューブ７２は本発明の可撓性容器に対応し、実施例のボールねじ機構９７は本発明のねじ機構に対応する。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の構成によれば、大径ピストンおよび大径シリンダで区画した第１油室と、小径ピストンおよび小径シリンダで区画した第２油室とを連通させ、導電性高分子材料からなる線状のアクチュエータエレメントの伸縮により大径ピストンおよび大径シリンダを相対移動させることで第１油室の容積および第２油室の容積を変化させ、第２油室の容積変化に伴う小径ピストンおよび小径シリンダの相対移動を出力として取り出すので、大径ピストンおよび小径ピストンの直径差に応じて出力ストロークを任意に増加させることができる。また導電性高分子材料を用いた高分子アクチュエータは従来の電気モータ、油圧シリンダ、空圧シリンダ等を用いたアクチュエータに比べて構造が簡単なためにコストおよびスペースの削減に寄与することができ、しかも低い電圧で作動可能であるために消費電力が小さく、かつ低騒音であるために静粛な作動が可能である。
【００１０】
請求項２の構成によれば、線状の導電性高分子材料を織って構成した導電性高分子ネットで可撓性容器を包み、可撓性容器内の第１油室に連通する第２油室をピストンおよびシリンダで区画し、導電性高分子ネットの伸縮により可撓性容器の第１油室の容積を変化させることで第２油室の容積を変化させ、第２油室の容積変化に伴うピストンおよびシリンダの相対移動を出力として取り出すので、導電性高分子ネットで第１油室に大きな油圧を発生させて大きな出力を得ることができるだけでなく、ピストンの直径を変化させることで出力ストロークを任意に増加させることができる。また導電性高分子材料を用いた高分子アクチュエータは従来の電気モータ、油圧シリンダ、空圧シリンダ等を用いたアクチュエータに比べて構造が簡単なためにコストおよびスペースの削減に寄与することができ、しかも低い電圧で作動可能であるために消費電力が小さく、かつ低騒音であるために静粛な作動が可能である。
【００１１】
請求項３の構成によれば、導電性高分子材料からなる線状のアクチュエータエレメントの一端側を固定して他端側をリールナットに巻き付け、アクチュエータエレメントの伸縮によるリールナットの回転をねじ機構を介してスクリューロッドの往復動に変換して出力するので、アクチュエータエレメントを長くしてリールナットの回転数を増加させ、かつねじ機構で出力を倍力することで、大きな出力および大きなストロークを両立させることができる。また導電性高分子材料を用いた高分子アクチュエータは従来の電気モータ、油圧シリンダ、空圧シリンダ等を用いたアクチュエータに比べて構造が簡単なためにコストおよびスペースの削減に寄与することができ、しかも低い電圧で作動可能であるために消費電力が小さく、かつ低騒音であるために静粛な作動が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１３】
図１〜図８は本発明の第１実施例を示すもので、図１は導電性高分子チューブの構造を示す図、図２はアクチュエータエレメントの全体図、図３は図２の３−３線拡大断面図、図４は自動車のサスペンション装置の正面図、図５は車高調整用アクチュエータの縦断面図、図６は図５の６−６線断面図、図７は図５の７部拡大図、図８は前記図５に対応する作用説明図である。
【００１４】
本実施例は、高分子アクチュエータを自動車のサスペンションの車高調整装置に適用したものであり、まず高分子アクチュエータに使用されるアクチュエータエレメントの構造を図１〜図３に基づいて説明する。
【００１５】
高分子アクチュエータに使用する導電性高分子材料は、例えばポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェンおよびこれらの誘導体のうちの一種、あるいは複数種の混合物で構成される。導電性高分子材料を電解液に浸し、導電性高分子材料および電解液にそれぞれプラス電位およびマイナス電位を与えると、導電性高分子材料に電解液中のマイナスイオンが吸収されて膨張し、逆に導電性高分子材料および電解液にそれぞれマイナス電位およびプラス電位を与えると、導電性高分子材料から電解液中のマイナスイオンが放出されて収縮する性質がある。このとき、僅かに１Ｖ〜３Ｖの電圧を加えるだけで導電性高分子材料は１５％程度の伸縮率と２２ＭＰａ程度の出力を発生することができ、かつ０．２秒程度の応答時間で伸長状態および収縮状態を切り替えることができる。
【００１６】
図１に示すように、細い金属線をコイル状に巻いたコイル部材１１を導電性高分子材料１２で覆うことにより導電性高分子チューブ１３を構成する。導電性高分子材料１２をコイル部材１１と一体化することで、その径方向の伸縮を抑制して軸方向の伸縮を促進することができる。１本の導電性高分子チューブ１３が発生する出力には限界があるため、それを複数本束ねてアクチュエータエレメント１４を構成する。
【００１７】
図２および図３に示すように、本実施例のアクチュエータエレメント１４は６本の導電性高分子チューブ１３…を束ね、その両端部で一体に締結したものである。即ち、アクチュエータエレメント１４の端部において、金属等の硬質材料で形成した円柱状の芯材１５の外周にゴム等の緩衝材１６を被せ、その外周に複数本（実施例では６本）の導電性高分子チューブ１３…の端部を束ねた後、それらの外周にゴム等の緩衝材１７を介して金属で形成した円筒状の締結リング１８を嵌合させる。そして締結リング１８を隣接する導電性高分子チューブ１３…の間の６カ所で、図３（Ｂ）の状態から図３（Ａ）の状態に径方向内側にかしめることにより、芯材１５と締結リング１８との間に６本の導電性高分子チューブ１３…を締結する。
【００１８】
締結リング１８をかしめ加工する前に、半球状の球面ベアリング１９の中心を貫通する貫通孔１９ａに、予め６本の導電性高分子チューブ１３…を挿通しておく。また締結リング１８をかしめ加工する際に、その内側に延びる１本の電極線２０を何れか１本の導電性高分子チューブ１３に電気的に接続しておく。６本の導電性高分子チューブ１３…は相互に接触しているため、１本の電極線２０を介して６本の導電性高分子チューブ１３に電圧を印加することができる。
【００１９】
図４は自動車のサスペンション装置を示すもので、車輪３１を回転自在に支持するナックル３２がサスペンションアーム３３を介して車体３４に上下動自在に支持されており、サスペンションアーム３３および車体３４間にコイルスプリング３５および車高調整用アクチュエータ３６が同軸かつ直列に配置される。またナックル３２と車体３４とを接続するダンパー３７は、下端をナックル３２に支持されたシリンダ３８と、シリンダ３８から上方に突出して車体３４に支持されたピストンロッド３９とを備える。従って、路面から車輪３１に入力された衝撃はコイルスプリング３５により緩衝されてダンパー３７により減衰され、かつ車高調整用アクチュエータ３６の伸縮によって車高調整が行われる。
【００２０】
次に、図５〜図７に基づいて車高調整用アクチュエータ３６の構造を説明する。
【００２１】
車高調整用アクチュエータ３６は、車体３４に固定された有底円筒状の下部ケーシング４１と、下部ケーシング４１の上端に伸縮自在なブーツ４２を介して接続された同直径の上部ケーシング４３とを備える。下部ケーシング４１の底面に固定された下部ベース部材４４から大径ピストン４５が上向きに突出し、また上部ケーシング４３の底面に固定された上部ベース部材４６から同軸に形成された大径シリンダ４８が下向きに突出し、この大径シリンダ４８の内部に大径ピストン４５が摺動自在に嵌合する。
【００２２】
下部ベース部材４４および大径ピストン４５を貫通する小径シリンダ４７に摺動自在に嵌合する小径ピストン４９の下端は、コイルスプリング３５の上端を支持するスプリングシート４０の上面に支持される。大径シリンダ４８、上部ベース部材４６および上部ケーシング４３は、大径ピストン４５および大径シリンダ４８間に配置されたリターンスプリング５０により、大径ピストン４５、下部ベース部材４４および下部ケーシング４１に対して上向きに付勢される。大径ピストン４５および大径シリンダ４８により区画された第１油室５１と、小径シリンダ４７および小径ピストン４９により区画された第２油室５２とは相互に連通しており、第１、第２油室５１，５２にはオイルが充填される。
【００２３】
下部ベース部材４４および上部ベース部材４６が、円周方向に所定間隔で配置された複数本（実施例では２０本）のアクチュエータエレメント１４…で接続される。下部ベース部材４４、下部ケーシング４１、ブーツ４２、上部ケーシング４３、上部ベース部材４６、大径ピストン４５および大径シリンダ４８で区画された電解液室５３には電解液が充填されており、電解液室５３に収納されたアクチュエータエレメント１４…は電解液に接触する。
【００２４】
図７に詳細に示すように、上部ベース板４６に各アクチュエータエレメント１４を固定すべく、その上面から下面に向けて１本の環状溝４６ａ、２０個の球面状座部４６ｂ…および２０個の貫通孔４６ｃ…が形成される。アクチュエータエレメント１４の６本の導電性高分子チューブ１３…が貫通孔４６ｃを緩く貫通した状態で、球面ベアリング１９が球面状座部４６ｂに揺動自在に嵌合する。そして導電性高分子チューブ１３…に張力を付与することで、球面ベアリング１９と球面状座部４６ｂとの間の滑りによりアクチュエータエレメント１４が直線状に延びた状態で、環状溝４６ａに溶融した合成樹脂５４を流し込んで硬化させる。
【００２５】
以上、各アクチュエータエレメント１４の上端を上部ベース部材４６に固定する構造を説明したが、その下端を下部ベース部材４４に固定する構造も同一である。但し、アクチュエータエレメント１４の下端には電極線２０が設けられていない点が異なっている。
【００２６】
上部ベース板４６の上面に環状の第１電極板５５および環状の第２電極板５６が同心状に固定される。径方向外側に配置された第１電極板５５には、２０本のアクチュエータエレメント１４…から上方に延びる２０本の電極線２０…が接続される。また径方向内側に配置された第２電極板５６から、９０°間隔で配置された４本の白金製の電極棒５７…が電解液室５３内に延びており、それらの下端は大径シリンダ４８の外周に固定した支持部材５８に支持される。
【００２７】
次に、上記構成を備えた第１実施例の作用を説明する。
【００２８】
アクチュエータエレメント１４…の導電性高分子チューブ１３…に電極線２０…を介して接続された第１電極板５５をバッテリのマイナス極に接続し、電解液室５３内の電解液に浸された電極棒５７…に連なる第２電極板５６をバッテリのプラス極に接続すると、導電性高分子チューブ１３…に吸収されていたマイナスイオンが電解液中に排出されることで、導電性高分子チューブ１３…が軸方向に収縮する。すると、図８に示すように、アクチュエータエレメント１４…が軸方向に収縮して下部ベース部材４４に対して上部ベース部材４６が引き下げられるため、大径ピストン４５に対して大径シリンダ４８が相対的に下降して第１油室５１のオイルを第２油室５２に押し出すことで、大径ピストン４５よりも小径の小径ピストン４９が大きなストロークで下部ベース部材４４から下方に突出し、上部ベース部材４６の上面から小径ピストン４９の下端までの距離が増加する。その結果、車体３４に対してサスペンションアーム３３が押し下げられることで、車高が増加方向に調整される。
【００２９】
また各アクチュエータエレメント１４が収縮するとき、その収縮荷重が締結リング１８から球面ベアリング１９を介して下部ベース部材４４および上部ベース部材４６に伝達されるので、前記収縮荷重を高い信頼性で効率よく伝達することができる。
【００３０】
逆に、第１電極板５５をバッテリのプラス極に接続し、第２電極板５６をバッテリのマイナス極に接続すると、電解液中のマイナスイオンが導電性高分子チューブ１３…に吸収されることで、導電性高分子チューブ１３…、即ちアクチュエータエレメント１４…が軸方向に伸長する。
【００３１】
尚、下部ベース部材４４に対して上部ベース部材４６が昇降すると電解液室５３の容積が増減するが、下部ケーシング４１および上部ケーシング４３を接続するブーツ４２が弾性変形することで前記容積の増減を吸収することができる。
【００３２】
このように、本実施例では応答性の高い高分子アクチュエータを車高調整用アクチュエータ３６に適用したことで、従来の油圧や空圧を採用した車高調整用アクチュエータ３６に比べて速やかな車高調整が可能になるだけでなく、油圧ポンプ、エアーコンプレッサ、アキュムレータ等の大がかりが設備が不要になってコストおよびスペースの削減に寄与することができる。また高分子アクチュエータは１Ｖ〜３Ｖの極めて低い電圧で作動可能であるために消費電力が小さく、しかも騒音を発生しないので静粛な車高調整が可能である。
【００３３】
またアクチュエータエレメント１４自体も以下のような優れた特性を有している。即ち、６本の導電性高分子チューブ１３…の端部を束ねる際に、硬質の芯材１５の周囲を囲むように配置した導電性高分子チューブ１３…の外周を環状の締結リング１８をかしめることで一体に締結するので、６本の導電性高分子チューブ１３…を整然とした形状に束ねて下部ベース部材４４および上部ベース部材４６に精度良く固定できる。しかも締結部における導電性高分子チューブ１３…の捩れや曲がりが防止されるので、その出力を下部ベース部材４４および上部ベース部材４６に効果的に伝達することができる。また前記締結部を合成樹脂５４で固めることにより、導電性高分子チューブ１３…の緩みや抜けを防止して信頼性を一層高めることができるだけでなく、電極線２０…を前記合成樹脂５４の内部に埋設したことで、電極線２０…の断線、短絡、接触不良等の発生を防止して信頼性をより一層高めることができる。
【００３４】
更に、各アクチュエータエレメント１４を下部ベース部材４４および上部ベース部材４６に固定する際に、球面ベアリング１９および球面状座部４４ｂ，４６ｂ間の滑りによりアクチュエータエレメント１４の両端部を正しく軸線方向に整列させ、アクチュエータエレメント１４が端部付近で屈曲して充分な出力を下部ベース部材４４および上部ベース部材４６に伝達できなくなる不具合を解消することができる。
【００３５】
以上のように、大径ピストン４５および大径シリンダ４８で区画した第１油室５１と、小径ピストン４９および小径シリンダ４７で区画した第２油室５２とを相互に連通させ、複数本のアクチュエータエレメント１４…の伸縮により大径ピストン４５および大径シリンダ４８を相対移動させることで第１油室５１の容積および第２油室５２の容積を変化させ、第２油室５２の容積変化に伴う小径ピストン４９および小径シリンダ４７の相対移動を出力として取り出すので、大径ピストン４５および小径ピストン４９の直径比を変化させることで車高調整用アクチュエータ３６に出力ストロークを任意に増加させることができる。
【００３６】
図９〜図１１は本発明の第２実施例を示すもので、図９は車高調整用アクチュエータの縦断面図、図１０は図９の１０−１０線断面図、図１１は前記図９に対応する作用説明図である。
【００３７】
第２実施例の車高調整用アクチュエータ３６は、相互に摺動自在かつ非液密に嵌合する上部ケーシング６１および下部ケーシング６２を備えており、上部ケーシング６１の下端と下部ケーシング６２の下端とが伸縮自在なベローズ６３によって接続される。下部ケーシング６２の下端内周に下端外周を固定されたシリンダ６４が上方に延びており、このシリンダ６４に摺動自在に嵌合する中空のピストン６５の上部が上部ケーシング６１に固定される。シリンダ６４の底壁にナット６６で固定されたロッド状のスプリングガイド６７がシリンダ６４およびピストン６５の内部を上方に立ち上がっており、スプリングガイド６７の上端のスプリングシート６７ａと、ピストン６５の下部にクリップ６８で係止したスプリングシート６９との間にリターンスプリング７０を配置することで、第２油室７６に常に内圧を発生させている。ピストン６５の下降端は、シリンダ６４の内周に固定したクリップ７１により規制される。
【００３８】
上端および下端に開口部７２ａ，７２ｂが形成されたゴムチューブ７２がシリンダ６４およびピストン６５の外周を覆っており、上端の開口部７２ａはピストン６５の外周に嵌合して固定リング７３で固定され、下端の開口部７２ｂはシリンダ６４の外周に嵌合して固定リング７４で固定される。ゴムチューブ７２の横断面は、それが径方向に伸縮し易いように９０°間隔で４本の溝部７２ｃ…を有している。シリンダ６４およびピストン６５とゴムチューブ７２との間には第１油室７５が区画されており、この第１油室７５はシリンダ６４およびピストン６５の内部に区画された第２油室７６に、シリンダ６４およびピストン６５を貫通する複数の連通孔６４ａ…，６５ａ…を介して連通する。
【００３９】
図１に示す導電性高分子チューブ１３を網目状に織って全体として筒状に形成した導電性高分子ネット７７がゴムチューブ７２の外周面を覆っており、その上端は前記固定リング７３でゴムチューブ７２の上端の開口部７２ａの外周に共締めされ、その下端は前記固定リング７４でゴムチューブ７２の下端の開口部７２ｂの外周に共締めされる。
【００４０】
電解液が充填された電解液室７８が上部ケーシング６１、下部ケーシング６２、ベローズ６３およびゴムチューブ７２によって区画されており、導電性高分子ネット７７は電解液室７８の内部に位置して電解液に浸っている。そして導電性高分子ネット７７に電気的に接触する固定リング７３に連なる電極線７９と、電解液室７８の内部に配置された円筒状の電極板８０とに図示せぬバッテリが接続される。
【００４１】
次に、上記構成を備えた第２実施例の作用を説明する。
【００４２】
導電性高分子ネット７７をバッテリのマイナス極に接続して電極板８０をバッテリのプラス極に接続すると、導電性高分子ネット７７を構成する導電性高分子チューブ１３…の１本１本が軸方向に収縮するため、導電性高分子ネット７７全体が径方向に収縮してゴムチューブ７２を図９の状態から図１１の状態へと押し潰す。すると、導電性高分子ネット７７内の第１油室７５のオイルが連通孔６４ａ…，６５ａ…を介してシリンダ６４およびピストン６５内の第２油室７６に供給されることで、シリンダ６４に対してピストン６５が上方に移動して車高を増加させる。
【００４３】
このピストン６５の上方への移動に伴って、ピストン６５の上端に固定されたゴムチューブ７２は更に細く変形するため、第１油室７５から第２油室７６へのオイルの供給が一層促進される。またピストン６５に固定された上部ケーシング６１が下部ケーシング６２に対して上方に移動することで電解液室７８の容積が拡大するが、上部ケーシング６１，下部ケーシング６１，６２を接続するベローズ６３の内部空間がリザーバとして機能するので支障はない。
【００４４】
逆に、導電性高分子ネット７７をバッテリのプラス極に接続して電極板８０をバッテリのマイナス極に接続すると、導電性高分子ネット７７を構成する導電性高分子チューブ１３…の１本１本が軸方向に伸長するため、導電性高分子ネット７７の径方向の収縮力が消滅する。すると、リターンスプリング７０の弾発力でピストン６５が押し下げられて第２油室７６の容積が減少することで、第２油室７６のオイルが連通孔６４ａ…，６５ａ…を介して第１油室７５に供給されることで、ゴムチューブ７２および導電性高分子ネット７７が図９の状態に再び膨張する。そして前記ピストン６５の下降によって車高を減少させることができる。
【００４５】
以上のように、アクチュエータエレメント１４…を網目状に織って構成した導電性高分子ネット７７でゴムチューブ７２を包み、ゴムチューブ７２内の第１油室７５に連通する第２油室７６をピストン６５およびシリンダ６４で区画し、導電性高分子ネット７７の伸縮によりゴムチューブ７２の第１油室７５の容積を変化させることで第２油室７６の容積を変化させ、第２油室７６の容積変化に伴うピストン６５およびシリンダ６４の相対移動を出力として取り出すので、導電性高分子ネット７７の強い収縮力で第１油室７５に大きな油圧を発生させて大きな出力を得ることができるだけでなく、ピストン６５の直径を変化させることで出力ストロークを任意に増加させることができる。
【００４６】
図１２および図１３は本発明の第３実施例を示すもので、図１２は車高調整用アクチュエータの縦断面図、図１３は前記図１２に対応する作用説明図である。
【００４７】
第３実施例の車高調整用アクチュエータ３６は、有底円筒状のケーシング９１と、その上端開口部を閉塞する環状のカバー９２とを備えており、ケーシング９１の内部に上下一対のボールベアリング９３，９４を介して概略円筒状のリールナット９５が回転自在に支持される。リールナット９５の外周面には１本の螺旋溝９５ａが形成されており、この螺旋溝９５ａに図２に示す１本のアクチュエータエレメント１４が巻き付けられる。アクチュエータエレメント１４の一端に設けた球面ベアリング１９は、第１実施例と同じ構造によってケーシング９１に固定され、アクチュエータエレメント１４の他端は適宜の構造で螺旋溝９５ａに固定される。
【００４８】
リールナット９５の下端内周面とケーシング９１の底壁との間にゼンマイ９６が配置されており、リールナット９５が回転したときにゼンマイ９６が巻き上げられて逆方向の回転力が発生するようになっている。またリールナット９５の内周面にボールねじ機構９７を介してスクリューロッド９８が支持されており、リールナット９５の回転によりボールねじ機構９７を介してスクリューロッド９８が上下動する。このとき、リールナット９５の回転に引きずられてスクリューロッド９８が回転しないように、その外周面に軸方向に形成したガイドリブ９８ａがカバー９２に形成したガイド溝９２ａに係合する。
【００４９】
ケーシング９１およびリールナット９５間に電解液が充填された電解液室９９が区画されており、アクチュエータエレメント１４は電解液に浸されている。またアクチュエータエレメント１４に接続された電極線１００と、球面ベアリング１９を固定する合成樹脂５４を貫通して電解液室９９の内部に延びる白金製の電極棒１０１とがバッテリに接続される。
【００５０】
次に、上記構成を備えた第３実施例の作用を説明する。
【００５１】
アクチュエータエレメント１４をバッテリのマイナス極に接続して電極棒１０１をバッテリのプラス極に接続すると、６本の導電性高分子チューブ１３…が軸方向に収縮することでアクチュエータエレメント１４も軸方向に収縮する。その結果、ゼンマイ９６を巻き上げながらリールナット９５が回転し、ボールねじ９７を介してスクリューロッド９８が上昇することで車高を増加させる。
【００５２】
逆に、アクチュエータエレメント１４をバッテリのプラス極に接続して電極棒１０１をバッテリのマイナス極に接続するとアクチュエータエレメント１４が軸方向に伸長し、ゼンマイ９６の弾性復元力でリールナット９５が逆方向に回転することで、スクリューロッド９８が下降して車高を減少させる。
【００５３】
以上のように、１本のアクチュエータエレメント１４の一端側を固定して他端側をリールナット９５に巻き付け、アクチュエータエレメント１４の伸縮によるリールナット９５の回転をボールねじ機構９７を介してスクリューロッド９８の往復動に変換して出力するので、アクチュエータエレメント１４を長くしてリールナット９５の回転数を増加させ、かつボールねじ機構９７で出力を倍力することで、大きな出力および大きなストロークを両立させることができる。
【００５４】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００５５】
例えば、実施例では高分子アクチュエータを車高調整用アクチュエータ３６に適用しているが、本発明の高分子アクチュエータは他の任意の用途に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】導電性高分子チューブの構造を示す図
【図２】アクチュエータエレメントの全体図
【図３】図２の３−３線拡大断面図
【図４】自動車のサスペンション装置の正面図
【図５】第１実施例に係る車高調整用アクチュエータの縦断面図
【図６】図５の６−６線断面図
【図７】図５の７部拡大図
【図８】前記図５に対応する作用説明図
【図９】第２実施例に係る車高調整用アクチュエータの縦断面図
【図１０】図９の１０−１０線断面図
【図１１】前記図９に対応する作用説明図
【図１２】第３実施例に係る車高調整用アクチュエータの縦断面図
【図１３】前記図２に対応する作用説明図
【符号の説明】
【００５７】
１２        導電性高分子材料
１４        アクチュエータエレメント
４５        大径ピストン
４７        小径シリンダ
４８        大径シリンダ
４９        小径ピストン
５１        第１油室
５２        第２油室
６４        シリンダ
６５        ピストン
７２        ゴムチューブ（可撓性容器）
７５        第１油室
７６        第２油室
７７        導電性高分子ネット
９５        リールナット
９７        ボールねじ機構（ねじ機構）
９８        スクリューロッド
【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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