JPH0348004A - 複動型アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、加圧流体の給排により軸線方向に伸長又は
収縮し得るエアーバッグタイプのアクチュエータに関す
るものである。

（従来の技術） 加圧流体の有するエネルギーを効率よく運動エネルギー
に変換するエアーバッグタイプのアクチュエータとして
は、例えば、第４図に示したようなアクチュエータがあ
る。

このアクチュエータ１０は、管状体１２の外周に編組み
補強構造体１４を配設し、それらの両端開口部を封止部
材１６にてそれぞれ封止し、少なくとも一方の封止部材
に形成した接続孔１８を介しての管状体１２の内部空間
２０内への加圧流体の供給による、編み組み補強構造１
４の初期編み組み角度θの拡大、つまりパンダグラフ運
動によって、管状体１２の膨径と、それに由来した軸線
方向の収縮、即ち、両射止部材間の縮小をもたらすもの
であって、その構造ゆえに極めて軽量であり、適用する
加圧流体の圧力の調整により、アクチュエータとしての
コンプライアンスを適宜に変更することができる等の数
多くの利点がある。

なお、管状体１２としては、その内部に適用される加圧
流体に対する不透過性及び充分なる可撓性を考慮してゴ
ム又はゴム状弾性材料、更には、その均等物が、また、
編組み補強構造体としては、管状体の最大膨径時におい
て、初期編組み角度、例えば１０’〜２５°から、いわ
ゆる静止角（５４°４４′）に至るような編組み構造を
有する有機又は無機質の高張力繊維類が用いられている
。

そして、このようなアクチュエータにあっては、内部空
間２０からの加圧流体の排出に際し、管状体１２の弾性
復原力により、初期形状に復帰し得るものの、その復原
力が充分なものでないことから、アクチュエータの収縮
変形に対抗する弾性力が付与される圧縮ばね等の弾性部
材を協働させる必要があった。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、圧縮ばね等の弾性部材は、そのばね定数
及び外径が一定であることがら、弾性部材を含むアクチ
ュエータとしてのコンプライアンス、更にはその外形寸
法を変更したい場合には、ばね定数及び外径寸法を個々
の要求に合わせて変更したばね部材を再度、設計製作す
る必要があった。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、
圧縮ばね等の弾性部材を必要とせず、又コンプライアン
スを自由に変更し得るアクチュエータを提供することを
その目的とする。

（課題を達成するための手段） この目的を達成するため、本発明アクチュエータにあっ
ては、ゴム又はゴム状弾性材料よりなる第１の管状体と
、第１の管状体を囲繞する第１の罐組み補強構造体と、
第１の編組み補強構造体を囲繞してその外方に空間を画
成する、ゴム又はゴム状弾性材料よりなる第２の管状体
と、第２の管状体を囲繞する第２の編組み補強構造体と
、それら第１及び第２の管状体及び［Ｍｉみ補強構造体
の両端開口部を封止合着する封止部材と、それら管状体
の軸線方向への運動を許容すると共に、交差する方向へ
の運動を拘束する案内手段とを具え、第１の編組み補強
構造体は、第１の管状体への加圧流体の適用に際してそ
の軸線方向への伸長運動を許容する初期編み組み角度を
、また、第２の編組み補強構造体は、第２の管状体へ加
圧流体の適用に際してその軸線方向への収縮運動を許容
する初期編み組み角度をそれぞれ有し、各管状体内への
加圧流体の給排により往復動可能としてなる。

（作　用） 両端開口部がそれぞれ封止部材により封止された、第１
の管状体及びそれを囲繞する第１の編組み補強構造体は
、編組み補強構造体の初期編み組み角度が６５°〜８５
°の角度範囲内にあることから、第１の管状体内への加
圧流体の適用に際して、僅かに半径方向に収縮すると共
に、その軸線方向に伸長する。

一方、両端開口部が封止部材により封止さた第２の管状
体及び編み組み補強構造体は、編み組み補強構造体の初
期編み組み角度が１０°〜２５°の角度範囲内にあるこ
とから、第２の管状体内への加圧流体の適用に際して、
膨径しその軸線方向に収縮することになる。

それゆえ、第１及び第２の管状体への加圧流体の給排を
適宜に調整して、それら伸長力及び収縮力を増大又は減
少させることにより、アクチュエータに所望の運動を生
起することができる。

また、管状体内に配設した案内手段は、各管状体のその
軸線方向に平行な運動を許容する一方、軸線に交差する
方向の運動を拘束するので、アクチュエータの運動方向
を、常に所定の方向に一致させることができる。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の好適な実施例について詳
述する。

第１図は、本発明に係るアクチュエータ３０の一実施例
を断面にして示す図であり、ゴム又はゴム状弾性材料よ
りなる第１の管状体３２の外周に、有機又は無機質の高
張力繊維類、例えば芳香族ポリアミド繊維、極細金属ワ
イヤのようなフィラントの撚り又は無撚りの束等を編組
んだ第１の編組み補強構造体３４を配設し、それらの両
端開口部を封止部材３６により封止すると共に、それら
の両端部を、第１のかしめリング３８を用いて外方から
かしめ、管状体及び編組み補強構造体の封止部材からの
脱落を防止する。

そして、第１の鴫組み補強構造体３４を囲繞して、第１
の管状体３２と同等な材料よりなる第２の管状体４０を
配設して、第１の編組み補強構造体の外方に空間を画成
する一方、第２の管状体４０の外周に第２の編組み補強
構造体４２を配設し、それら第２の管状体及び編組み補
強構造体の両端開口部を、封止部材３６を用いてそれぞ
れ封止し、それらの両端部を第２のかしめリング４４を
用いてその外方から締めつけ、それら第２の管状体及び
編組み補強構造体が、封止部材から外れないようにする
。

ところで、第Ｉ及び第２の管状体及び編組み補強構造体
の両端開口部を封止する封止部材３６は、本実施例にあ
っては、各管状体３２及び４０の内径寸法にほぼ等しい
外径のそれぞれの円柱体を共軸に一体的に形成したが、
これに限定さるものではなく、それら円柱体を分離可能
に形成しても良い。

そして、好ましくは、アクチュエータの取付けを容易な
ものとするため、各封止部材の軸線方向に沿ってその端
面に螺合部５４を形成するものとする。

そして、各封止部材３６には、第１の管状体３２の内部
空間４６に連通ずる一接続孔５０又は第２の管状体４０
の内部空間４８に接続する接続孔５２をそれぞれ形成し
、それら接続孔を介して各管状体の内部空間に加圧流体
を給排し得るようにする。なお、管状体から離間する封
止部材の端面に開口する各接続孔５０及び５２の開口部
にめねし部を形成し、加圧流体を給排する管路（図示せ
ず）との接続を容易なものとする。

また、第１の管状体３２の内部には、各封止部材３６の
管状体の軸線方向に沿う相対運動を許容する一方、その
軸線に交差する方向へのそれら封止部材の運動を拘束す
る案内手段５６を配設する。

この案内手段５６は、本実施例にあっては、それぞれの
一端が相対的に摺動可能に係合し他端が封止部材３６に
固着されて管状体の軸線方向に延在させた筒状部材５６
ａと、筒状部材に嵌合する棒状部材５６ｂとを具備する
ものとしたが、例えば、軸線方向に延在させた溝孔を有
する部材と、その溝孔に係合する突起を先端部に存する
部材とからなるものであっても良く、この実施例に限定
されるものではない。

ここで注意することは、第１及び第２の編組み補強構造
体３４及び４２のそれぞれの初期編組み角度θ１及びθ
２である。

第２図に示したように、第１の編組み補強構造体３４の
初期編組み角度θ１は、関連する第１の管状体３２への
加圧流体の適用に際し、管状体３２の軸線方向への伸長
を許容すると共に、その最大伸長時に、いわゆる静止角
（５４°５４′）に至るよう編組まれたものであり、初
期編み組み角度としては、６５°〜８５°の角度範囲内
から選択することが好ましい。

これに対し、第２の編組み補強構造体４２の初期編組み
角度θ２は、関連する第２の管状体４２への加圧流体の
適用に際し、管状体４２の軸線方向への収縮を許容する
と共に、その最大収縮時に、いわゆる静止角（５４°５
４′）に至るよう編組まれたものであり、初期編み組み
角度としては、ｌＯ°〜２５゜の角度範囲内から選択す
ることが好ましい。

このように、第１及び第２の編組み補強構造体３４及び
４２の初期編組み角度をそれぞれ選択することにより、
封止部材３６により両端が封止された第１の管状体３２
及び第１の編組み補強構造体３４は、加圧流体を適用す
ると、僅かに半径方向に収縮して軸線方向に伸長するの
に対し、封止部材３６により両端が封止された第２の管
状体４０及び第２の編組み補強構造体４２は、加圧流体
の適用に際して半径方向に膨出すると共に、軸線方向に
収縮する。

ところが、第１及び第２の管状体及びｍ［み補強構造体
の両端開口部を封止する封止部材３６は、それら管状体
及び績組み補強構造体にそれぞれ共通るするものである
ことから、それら第１及び第２の管状体の内部空間に適
用される加圧流体の圧力を適宜に調整することにより、
両射止部材間の距離、つまりアクチュエータのストロー
クを自在に変更することができる。

しかも、各管状体内に加圧流体が適用された場合に、内
方に位置する第１の管状体３２が半径方向内方に収縮す
るのに対し、外方に位置する第２の管状体４０は、半径
方向外方に膨出することになるので、関連する編組み補
強構造体を含め、それぞれの運動が干渉し合うことがな
い。

なお、このようなアクチュエータを使用する場合に、初
期設定状態においては、内方に位置する第１の管状体３
２の内部空間に初期設定圧力を作用させて、管状体３２
を予め伸長させることになるので、第２の管状体４０及
び編組み補強構造体４２のそれぞれの自然長を、初期設
定圧力が適用されて伸長した第１の管状体の有効長さに
ほぼ等しくするものとする。従って、第２の管状体４０
及び編組み補強構造体４２は、第１図に示したように、
その内部空間４８に加圧流体が適用されない状態にあっ
ては、中間部にたわみが生ずることとなる。

次に、このアクチュエータの作動について説明するが、
各管状体３２及び４０のそれぞれの接続孔５０及び５２
には、加圧流体の給排を制御する既知の弁手段を含む適
当な操作圧力源、例えばエアーコンプレッサに接続され
た給排管が接続されているものとする。

第１の管状体の内部空間４６に、接続孔５０に接続され
た図示しない給排管を介して初期設定圧力を適用すると
、関連する第１の編組み補強構造体３４の初期編組み角
度θ１の減少に伴って第１の管状体がその軸線方向に伸
長し、第２の管状体４０及び編組み補強構造体４２をそ
の軸線方向に伸長させる。

そこで、第２の管状体４０の内部空間４８に、接続孔５
２に接続された図示しない給排管をを介して加圧流体を
供給すると、関連する第２の編組み補強構造体４２の初
期編組み角度θ２の拡開に伴って第２の管状体４０が膨
径変形し、第１の管状体の伸長力に抗して軸線方向に収
縮力を生起し、伸長力及び収縮力が平衡する。この様子
を第３図に示す。

第２の管状体の内部空間４８に引き続いて加圧流体を給
排すると、その収縮力が第１の管状体に生起された伸長
力に打ち勝つ結果、封止部材３６間の距離の縮小がもた
らされる。

この場合に、第２の管状体４０の内部空間４８への加圧
流体の給排に合わせて、第１の管状体の内部空間４６か
ら加圧流体を排出してその伸長力を低減させることによ
り、第２の管状体に生起される収縮力を、効率よく機械
的な運動に変換することができ、又アクチュエータとし
ての応答性を向上させることができる。

一方、アクチュエータ３０を初期設定状態に復帰させた
い場合には、第２の管状体の内部空間４８から加圧流体
を排出してその収縮力を低減させれば良い。勿論、この
場合にあっても、第１の管状体３２に加圧流体を供給す
る一方、第２の管状体４０から加圧流体を排出しても良
く、また、第１及び第２の管状体に供給される加圧流体
の圧力を相対的に高く設定すれば、アクチュエータとし
てのコンプライアンスも高く設定することができ、これ
に対して供給される加圧流体の圧力を相対的に低く設定
すれば、アクチュエータのコンプライアンスも低く設定
することかできる。

なお、いずれの場合にも、第１の管状体３２の内部に配
設した案内手段５６により、加圧流体の適用に際して伸
長する第１及び第２の管状体の横方向への運動が拘束さ
れるので、封止部材３６間の軸線方向への相対・運動が
担保される。

なお、本発明はこれら実施例に限定されるものではなく
、案内手段に、封止部材間の相対運動量を検知する検知
手段、例えば、作動トランスを配設すること、そのよう
な検知手段からの信号に応じて各管状体内への圧力を制
御すること、更には、各封止部材の相対運動量を規制す
る係止手段を設けることもでき、特許請求の範囲内で種
々の変更が可能である。

（発明の効果） かくして本発明によれば、各管状体への加圧流体の給排
を制御することにより、軸線方向に伸長又は収縮すると
共に、そのコンプライアンスを適宜に変更することがで
きる、極めて軽量なエアーバッグタイプの複動型アクチ
ュエータを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明複動型アクチュエータを断面にして示
す説明図、 第２図は、第１図に示すアクチュエータの編組み補強構
造体のそれぞれの編組み角度を示す説明図、 第３図は、第１図に示すアクチュエータの初期作動状態
を示す断面図、そして 第４図は、従来のエアーバッグタイプのアクチュエータ
を示す説明図である。 ３０−・・アクチュエータ　３２．４０−管状体３４．
４２・−環組み補強構造体 ３６−封止部材　　　　３８．４４・・−かしめリング
４６．４８−・−内部空間　　５０．５２−・−接続孔
５６−・・案内手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ゴム又はゴム状弾性材料よりなる第１の管状体と、
   第１の管状体を囲繞する第１の編組み補強構造体と、第
   １の編組み補強構造体を囲繞してその外方に空間を画成
   する、ゴム又はゴム状弾性材料よりなる第２の管状体と
   、第２の管状体を囲繞する第２の編組み補強構造体と、
   それら第１及び第２の管状体及び編組み補強構造体の両
   端開口部を封止合着する封止部材と、それら管状体の軸
   線方向への運動を許容すると共に、交差する方向への運
   動を拘束する案内手段とを具え、第１の編組み補強構造
   体は、第１の管状体内への加圧流体の適用に際してその
   軸線方向への伸長運動を許容する初期編み組み角度を、
   また、第２の編組み補強構造体は、第２の管状体内への
   加圧流体の適用に際してその軸線方向への収縮運動を許
   容する初期編み組み角度をそれぞれ有し、各管状体内へ
   の加圧流体の給排により往復動可能としたことを特徴と
   する複動型アクチュエータ。