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JP6632433B2 - Actuator - Google Patents
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JP6632433B2 - Actuator - Google Patents

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Description

本発明は、出力ピストン部を介して対象物に所定力を作用させるアクチュエータに関する。   The present invention relates to an actuator that applies a predetermined force to an object via an output piston.

電気回路には、その電気回路を構成する機器の異常時や、同電気回路が搭載されたシステムの異常時に作動することによって機器間の導通を遮断する遮断装置が設けられる場合がある。その一態様として、高圧ガスによって切断部材を高速で移動させて、機器間に介在された導電体を強制的に且つ物理的に切断する導通遮断装置が提案されている。例えば、特許文献1の技術では、ガス発生器によって発生された高圧ガスにより切断部材を駆動して、電気回路の一部をなす導電体の切断を行うとともに、当該切断によって生じた導電体での切断端部間で発生するアークの消弧を行う。これにより、より確実な導通遮断が図られる。   In some cases, an electric circuit is provided with a cutoff device that operates when an abnormality occurs in a device included in the electric circuit or when an abnormality occurs in a system in which the electric circuit is mounted, thereby cutting off conduction between the devices. As one mode, a conduction interrupting device has been proposed in which a cutting member is moved at high speed by high-pressure gas to forcibly and physically cut a conductor interposed between devices. For example, in the technique of Patent Literature 1, a cutting member is driven by a high-pressure gas generated by a gas generator to cut a conductor forming a part of an electric circuit, and a conductor generated by the cutting is used. The arc generated between the cut ends is extinguished. As a result, more reliable conduction interruption is achieved.

また、火薬の燃焼エネルギーを用いた、加圧のためのアクチュエータも開発されている。例えば特許文献2には、火薬の燃焼エネルギーを用いて、膜を介してコントロールメンバを駆動し、流路における媒体の流れを遮断するためのアクチュエータに関する技術が開示されている。当該技術では、コントロールメンバとハウジングによって挟まれた弾性変形可能な膜が、火薬の燃焼圧力を受けて変形するとともに、膜に取り付けられたシリンダ部が変位することで、該コントロールメンバが駆動されるものである。   Actuators for pressurization using the combustion energy of explosives have also been developed. For example, Patent Literature 2 discloses a technique related to an actuator for driving a control member through a membrane using the combustion energy of an explosive to cut off the flow of a medium in a flow path. In this technique, the elastically deformable film sandwiched between the control member and the housing is deformed by receiving the combustion pressure of the explosive, and the control member is driven by displacing the cylinder attached to the film. Things.

特開2014−49300号公報JP 2014-49300 A 米国特許第6397595号明細書U.S. Pat. No. 6,397,595

対象物に所定力を作用させるアクチュエータにおいて火薬の燃焼エネルギーを動力源として効率的に使用するためには、発生した燃焼エネルギーを効率的にアクチュエータの出力ピストン部に伝える必要がある。そのためには、火薬の燃焼によって生じた燃焼生成物を一定の閉空間に封止しその内部の圧力を高めることが重要となる。   In order to efficiently use the combustion energy of explosive as a power source in an actuator that applies a predetermined force to an object, it is necessary to efficiently transmit the generated combustion energy to an output piston section of the actuator. For that purpose, it is important to seal the combustion products generated by the combustion of the explosive in a certain closed space and increase the pressure inside.

一方で、従来技術のように弾性変形可能な膜で、火薬の燃焼が行われる空間と、加圧の対象であるアクチュエータの出力部(コントロールメンバ)が配置される空間とを区別するとともに、火薬の燃焼エネルギーを膜の変形を介してコントロールメンバに伝える場合、燃焼時に膜が急激に弾性変形されることになる。一方で、コントロールメンバを必要とする距離だけ変位させるためには、火薬の燃焼によって膜がコントロールメンバに向かって大きく弾性変形する必要があり、場合によって膜の破損や開裂が懸念される。膜が破損等してしまうと、燃焼生成物を燃焼が行われる側の空間に封止できず、コントロールメンバの駆動が困難となる。   On the other hand, a space in which the explosive is burned by an elastically deformable film as in the prior art is distinguished from a space in which the output portion (control member) of the actuator to be pressurized is arranged. When the combustion energy is transmitted to the control member through the deformation of the film, the film is rapidly elastically deformed during combustion. On the other hand, in order to displace the control member by a necessary distance, the film must be significantly elastically deformed toward the control member by the combustion of the explosive, and in some cases, the film may be damaged or cracked. If the film is damaged or the like, the combustion products cannot be sealed in the space on the combustion side, and it becomes difficult to drive the control member.

そこで、本発明は、上記した問題に鑑み、火薬燃焼により駆動されるアクチュエータにおいて、その出力部の駆動のためのエネルギーを好適に当該出力部に伝えることを目的とする。   In view of the above-described problem, an object of the present invention is to appropriately transmit energy for driving an output unit of an actuator driven by explosive combustion to the output unit.

上記課題を解決するために、本発明は、アクチュエータ本体内の空間を点火装置側と出力ピストン部側とに区分する封止部材が、点火装置により生成される燃焼生成物を、該点火装置側の空間内に封止する構成を採用した。このような構成により、点火装置側の空間内の圧力を好適に上昇させることができる。また、前記封止部材における、出力ピストン部との接触部が、点火装置での燃焼により、該封止部材の固定端部に対して点火装置側の始動位置から出力面側の作用位置に移動する構成を採用した。このような構成により、出力ピストン部の移動量を好適に確保しながら、封止部材の破れが発生し難くなり、以て、出力ピストン部への駆動エネルギーの伝達が好適なものとなる。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a sealing member that divides a space inside an actuator body into an ignition device side and an output piston portion side. A configuration was adopted in which sealing was performed in the space. With such a configuration, the pressure in the space on the ignition device side can be appropriately increased. Further, the contact portion of the sealing member with the output piston moves from the starting position on the ignition device side to the operating position on the output surface side with respect to the fixed end of the sealing member due to combustion in the ignition device. Configuration was adopted. According to such a configuration, the seal member is less likely to be torn while the movement amount of the output piston portion is appropriately secured, so that the transmission of the driving energy to the output piston portion becomes preferable.

具体的には、本発明は、軸方向に形成された貫通孔を有するアクチュエータ本体と、前記貫通孔内を摺動可能に配置された出力ピストン部と、を備え、該出力ピストン部を該アクチュエータ本体の出力面から突出させることで対象物に対して所定力を作用させるアクチュエータであって、火薬を燃焼させる点火装置であって、該点火装置での火薬燃焼により前記出力ピストン部を摺動させるための駆動エネルギーを前記出力ピストン部に付与する点火装置と、前記アクチュエータ本体内の空間を、前記点火装置が配置される第1空間と、前記出力ピストン部が配置される第2空間とに区分し、該点火装置により生成される燃焼生成物を該第1空間内に封止する封止部材と、を更に備える。また、前記出力ピストン部は、前記対象物に作用する作用端部と、前記駆動エネルギーを受ける所定端面を有する所定端部と、を有し、そして、前記封止部材は、前記アクチュエータ本体内の空間を画定する内壁に固定される固定端部と、前記点火装置での火薬燃焼時に前記所定端部の前記所定端面と接触する接触部と、を有する。更に、前記点火装置での火薬燃焼前の状態では、前記接触部は、前記固定端部に対して前記点火装置側の始動位置に位置し、前記点火装置での火薬燃焼により、前記接触部は、前記所定端面と接触し前記出力ピストン部の摺動とともに、前記固定端部に対して前記出力面側の作用位置に移動するように構成される。   Specifically, the present invention includes an actuator main body having a through hole formed in an axial direction, and an output piston portion slidably disposed in the through hole, wherein the output piston portion is provided with the actuator An actuator for applying a predetermined force to an object by projecting from an output surface of a main body, wherein the ignition device burns an explosive, and the output piston portion is slid by the explosive combustion in the ignition device. Device for applying drive energy to the output piston portion, and a space in the actuator body is divided into a first space in which the ignition device is disposed and a second space in which the output piston portion is disposed. A sealing member for sealing the combustion products generated by the ignition device in the first space. Further, the output piston portion has a working end portion acting on the object and a predetermined end portion having a predetermined end surface for receiving the driving energy, and the sealing member is provided inside the actuator body. A fixed end fixed to an inner wall defining a space; and a contact portion that comes into contact with the predetermined end surface of the predetermined end when explosive combustion occurs in the ignition device. Furthermore, in a state before explosive combustion in the ignition device, the contact portion is located at a start position on the ignition device side with respect to the fixed end portion, and due to explosive combustion in the ignition device, the contact portion is The output piston portion is configured to be brought into contact with the predetermined end surface and to move to an operation position on the output surface side with respect to the fixed end portion as the output piston portion slides.

本発明に係るアクチュエータでは、封止部材でアクチュエータ本体内を第1空間と第2空間に区分することで、点火装置での火薬燃焼時に第1空間内の圧力を効果的に上昇させることができる。そして、点火装置での火薬燃焼で生じた駆動エネルギーにより、封止部材が有する接触部が始動位置から作用位置に移動し、その移動の過程において出力ピストン部の所定端面と接触し、該出力ピストン部が貫通孔内を摺動することになる。また、出力ピストン部の摺動によりその作用端部が出力面から突出することで、対象物に所定力が作用することとなる。当該所定力は、対象物に作用させる目的に応じて適宜設定される。例えば、対象物を破壊するためには、その破壊に必要な力が所定力とされる。なお、封止部材における接触部の移動が火薬の燃焼に起因するものであれば、駆動エネルギーを接触部を介して出力ピストン部に直接的に作用させる構成や、駆動エネルギーを一旦別の気体、液体、固体等に伝播させてから、該接触部を介して出力ピストン部に間接的に作用させる構成等、適宜採用できる。   In the actuator according to the present invention, by dividing the inside of the actuator body into the first space and the second space by the sealing member, the pressure in the first space can be effectively increased at the time of combustion of the explosive in the ignition device. . Then, due to the drive energy generated by the combustion of the explosive in the ignition device, the contact portion of the sealing member moves from the starting position to the operating position, and contacts the predetermined end surface of the output piston portion in the course of the movement. The part slides in the through hole. In addition, a predetermined force acts on the target object by the action end projecting from the output surface due to the sliding of the output piston portion. The predetermined force is appropriately set according to the purpose of acting on the object. For example, in order to destroy an object, a force required for the destruction is set to a predetermined force. If the movement of the contact portion in the sealing member is caused by the combustion of the explosive, a configuration in which the drive energy is directly applied to the output piston portion through the contact portion, or the drive energy is temporarily changed to another gas, A configuration in which the light is propagated to a liquid, a solid, or the like, and then indirectly acts on the output piston portion via the contact portion can be appropriately adopted.

ここで、本発明に係るアクチュエータにおいて、火薬を燃焼させる点火装置とは、点火装置に収容される点火薬が点火装置の実行によって着火され、該点火薬の燃焼生成物が生成されるものであってもよいし、該点火薬の着火により公知のガス発生剤(例えば、シングルベース無煙火薬)が更に燃焼し、該点火薬及び該ガス発生剤の燃焼生成物が生成されるものであってもよく、本発明のアクチュエータでは、その具体的な点火装置の構成を限定するものではない。   Here, in the actuator according to the present invention, the igniter that burns the explosive means that the igniter contained in the igniter is ignited by the execution of the igniter to generate a combustion product of the igniter. Alternatively, a known gas generating agent (for example, a single-base smokeless powder) may be further burned by the ignition of the igniter to generate a combustion product of the igniter and the gas generating agent. Of course, in the actuator of the present invention, the specific configuration of the ignition device is not limited.

このような点火装置において火薬が燃焼すると、その燃焼生成物がアクチュエータ本体内の第1空間に拡散し、その内部圧力が上昇することで出力ピストン部に駆動エネルギーを伝えることになり、当該エネルギーが上記の通り出力ピストン部の駆動のための動力源となる。ここで、本発明に係るアクチュエータには封止部が備えられるため、上記燃焼生成物は第1空間内に封止され、第2空間には入り込まない。そのため、燃焼生成物による
駆動エネルギーがいたずらに拡散せず、出力ピストン部への伝達が期待される。そして、その封止効果をより高めるためには火薬の燃焼に対して封止部材がある程度の耐性を有する必要があり、一方で、封止部材が備えられることで、駆動エネルギーの出力ピストン部への伝達が阻害されるのは好ましくない。したがって、封止部材は、燃焼生成物の好適な封止と、出力ピストン部への駆動エネルギーの好適な伝達を両立する必要がある。
When the explosive burns in such an igniter, the combustion product is diffused into the first space in the actuator main body, and the internal pressure is increased, so that the driving energy is transmitted to the output piston portion, and the energy is transmitted. As described above, it is a power source for driving the output piston. Here, since the actuator according to the present invention includes the sealing portion, the combustion products are sealed in the first space and do not enter the second space. Therefore, the drive energy due to the combustion products is not unnecessarily diffused, and transmission to the output piston portion is expected. In order to further enhance the sealing effect, the sealing member needs to have a certain degree of resistance to the combustion of the explosive. On the other hand, the provision of the sealing member allows the drive energy to be output to the piston. It is not preferred that the transmission of is transmitted. Therefore, the sealing member needs to achieve both a favorable sealing of the combustion products and a favorable transmission of the driving energy to the output piston portion.

そこで、封止部材は、接触部が、アクチュエータ本体内の空間の内壁に固定される固定端部に対して、点火装置側の始動位置から出力面側の作用位置に、前記出力ピストン部の所定端面に接触して移動するように構成される。このような構成により、火薬燃焼後には封止部材は固定端部に対して接触部が裏返るよう変形することになり、出力ピストン部の摺動が推進されていくことになる。そのため、従来技術のように火薬燃焼時に封止部材が一方向のみに大きく延伸された状態となることがなくなり、該封止部材が破損し難くなる。さらに、上記裏返る変形構造を採用すると、出力ピストン部の摺動に当たって、接触部の移動範囲が、固定端部に対して点火装置側の始動位置から、出力面側の作用位置までとなり、対象物への所定力の作用のための出力ピストン部の摺動距離に対応した接触部の移動量を確保しながらも、封止部材が大きな変形をする必要がなく、以て封止部材が破損しにくくなる。これは、燃焼生成物の好適な封止と、出力ピストン部への駆動エネルギーの好適な伝達の両立に資するものである。   Therefore, the sealing member is configured such that the contact portion has a predetermined position of the output piston portion from the starting position on the ignition device side to the operation position on the output surface side with respect to the fixed end fixed to the inner wall of the space in the actuator body. It is configured to move in contact with the end face. With such a configuration, after the explosive combustion, the sealing member is deformed so that the contact portion is turned over with respect to the fixed end portion, and the sliding of the output piston portion is promoted. Therefore, the sealing member is not greatly extended in only one direction at the time of explosive combustion as in the related art, and the sealing member is less likely to be damaged. Further, when the above-mentioned inverted structure is adopted, when the output piston is slid, the moving range of the contact portion is from the starting position on the ignition device side to the fixed end portion from the starting position on the output surface side, and Although the amount of movement of the contact portion corresponding to the sliding distance of the output piston portion for the action of the predetermined force is secured, the sealing member does not need to undergo large deformation, so that the sealing member is damaged. It becomes difficult. This contributes to a good sealing of the combustion products and a good transmission of the driving energy to the output piston portion.

また、本発明に係るアクチュエータにおいて、前記封止部材は、弾性部材で形成されてもよい。これにより、封止部材は、点火器での火薬燃焼時に伸長することで、より好適に、燃焼生成物の封止と、出力ピストン部への駆動エネルギーの伝達の両立が図られる。   In the actuator according to the present invention, the sealing member may be formed of an elastic member. Thereby, the sealing member is extended at the time of the explosive combustion in the igniter, so that more preferably the compatibility of the sealing of the combustion product and the transmission of the driving energy to the output piston portion can be achieved.

更に、前記封止部材は、前記点火装置での火薬燃焼前の状態において前記出力ピストン部の摺動方向に沿った前記所定端部の側面部を覆い、前記固定端部と前記接触部との間に形成される中間部を、更に有してもよく、その場合、前記点火装置での火薬燃焼による前記出力ピストン部の摺動に伴い、前記中間部が該摺動方向に伸長しながら、前記接触部が前記始動位置から前記作用位置に移動するように構成される。このように構成されるアクチュエータでは、封止部材の中間部が出力ピストン部の摺動方向に伸長しながら、接触部が移動し、該出力ピストン部が推進されるので、該出力ピストン部には該伸長に対応した摺動量が与えられることになる。このような作用により、火薬燃焼による駆動エネルギーが、出力ピストン部を推進させるために好適に利用されることになり、該出力ピストン部の摺動量を好適に確保することが可能となる。また、出力ピストン部の摺動方向に伸長する中間部が弾性部材により形成されることにより、該中間部は柔軟に伸長することが可能となり、その結果、封止部材が破損し難くなる。   Further, the sealing member covers a side surface of the predetermined end portion along a sliding direction of the output piston portion in a state before the explosive combustion in the ignition device, so that the fixed end portion and the contact portion are in contact with each other. It may further have an intermediate portion formed between the output piston portion, in which case the intermediate portion extends in the sliding direction with the sliding of the output piston portion by the explosive combustion in the ignition device. The contact portion is configured to move from the starting position to the operating position. In the actuator configured as described above, the contact portion moves while the intermediate portion of the sealing member extends in the sliding direction of the output piston portion, and the output piston portion is propelled. A sliding amount corresponding to the extension is given. By such an action, the driving energy by the explosive combustion is suitably used for propelling the output piston portion, and it is possible to appropriately secure the sliding amount of the output piston portion. Further, since the intermediate portion extending in the sliding direction of the output piston portion is formed of an elastic member, the intermediate portion can be extended flexibly, and as a result, the sealing member is less likely to be damaged.

なお、上記アクチュエータにおいて、前記所定端部における前記出力ピストン部の外径は、前記貫通孔の内径よりも小さくてもよい。その場合、前記点火装置での火薬燃焼による前記出力ピストン部の摺動に伴い、前記中間部は、前記貫通孔の内壁面に沿って、前記摺動方向に伸長する。このような構成によれば、所定端部近傍では出力ピストン部は、貫通孔に対して径方向に隙間を有することになる。そして、火薬の燃焼により接触部が移動する際には、中間部は当該隙間を利用して伸長できるので、該中間部の伸長が円滑に行いやすくなる。その結果、出力ピストン部の摺動量を好適に確保することが可能となるとともに、封止部材の破損を回避できる。   In the actuator, an outer diameter of the output piston portion at the predetermined end may be smaller than an inner diameter of the through hole. In this case, the intermediate portion extends in the sliding direction along the inner wall surface of the through hole as the output piston portion slides due to the explosive combustion in the ignition device. According to such a configuration, the output piston portion has a gap in the radial direction with respect to the through hole near the predetermined end. Then, when the contact portion moves due to the combustion of the explosive, the intermediate portion can be extended by using the gap, so that the intermediate portion can be easily extended. As a result, it is possible to appropriately secure the sliding amount of the output piston portion, and it is possible to avoid damage to the sealing member.

また、上述までのアクチュエータにおいて、前記貫通孔内に更に摺動可能に、且つ前記第1空間側に配置された補助ピストン部であって、前記封止部材の前記接触部を前記出力ピストン部の前記所定端面とともに挟んで配置された補助ピストン部を、更に備えてもよい。その場合、前記補助ピストン部は、前記点火装置と対向し前記駆動エネルギーが入力される点火装置側端部と、該駆動エネルギーを前記接触部を介して前記出力ピストン部の
前記所定端面に伝える出力ピストン部側端部と、を有する。
Further, in the actuator described above, the auxiliary piston portion further slidable in the through-hole and disposed on the first space side, wherein the contact portion of the sealing member is formed by the output piston portion. An auxiliary piston portion interposed between the predetermined end surface and the auxiliary piston portion may be further provided. In this case, the auxiliary piston portion is opposed to the ignition device, the ignition device side end portion to which the driving energy is input, and an output for transmitting the driving energy to the predetermined end surface of the output piston portion via the contact portion. And a piston portion side end.

このように構成されるアクチュエータでは、補助ピストン部の点火装置側端部によって点火装置からの駆動エネルギーを受けるとともに、もう一方の端部である出力ピストン部側端部によって、出力ピストン部と補助ピストン部に挟まれた封止部材の接触部を介して該出力ピストン部の所定端面に駆動エネルギーを伝える。そのため、封止部材は、点火装置からの駆動エネルギーを直接受けるのではなく、補助ピストン部材を介して受けることになる。この結果、火薬燃焼時において、接触部は高温高圧の燃焼生成物に直接晒されることがなくなり、以て、接触部を含む封止部材が破損するのをより確実に回避することができる。また、接触部が出力ピストン部と補助ピストン部で挟まれているため、封止部材を上記のように裏返すための力を該封止部材に適切に掛けることができ、以て、円滑な出力ピストン部の摺動が期待できる。   In the actuator configured as described above, the driving energy from the ignition device is received by the ignition device side end of the auxiliary piston portion, and the output piston portion and the auxiliary piston are formed by the other end, the output piston portion side end. The driving energy is transmitted to a predetermined end surface of the output piston portion via a contact portion of the sealing member sandwiched between the portions. Therefore, the sealing member does not directly receive the driving energy from the ignition device, but receives the driving energy via the auxiliary piston member. As a result, at the time of explosive combustion, the contact portion is not directly exposed to the high-temperature and high-pressure combustion products, so that the sealing member including the contact portion can be more reliably prevented from being damaged. Further, since the contact portion is sandwiched between the output piston portion and the auxiliary piston portion, a force for turning the sealing member upside down as described above can be appropriately applied to the sealing member, thereby providing a smooth output. Sliding of the piston can be expected.

本発明によれば、火薬燃焼により駆動されるアクチュエータにおいて、その出力部の駆動のためのエネルギーを好適に当該出力部に伝えることが可能となる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the actuator driven by explosive combustion, it becomes possible to transmit suitably the energy for driving the output part to the said output part.

本発明の第1実施形態に係るアクチュエータの概略構成を示す図である。It is a figure showing the schematic structure of the actuator concerning a 1st embodiment of the present invention. 図1に示すアクチュエータのピストンの詳細を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating details of a piston of the actuator illustrated in FIG. 1. 図1に示すアクチュエータに装着されるイニシエータ(点火装置)の概略構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration of an initiator (ignition device) mounted on the actuator illustrated in FIG. 1. 図1に示すアクチュエータにおいて、イニシエータでの火薬燃焼前の状態と燃焼後の状態を比較して示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a comparison between a state before combustion of explosives and a state after combustion in an initiator in the actuator shown in FIG. 1. 本発明の第1実施形態に係るアクチュエータを適用した電気回路遮断装置の概略構成を示す図である。It is a figure showing the schematic structure of the electric circuit cutoff device to which the actuator concerning a 1st embodiment of the present invention is applied. 本発明の第2実施形態に係るアクチュエータの概略構成を示す図である。It is a figure showing the schematic structure of the actuator concerning a 2nd embodiment of the present invention.

以下に、図面を参照して本発明の実施形態に係るアクチュエータについて説明する。なお、以下の実施形態の構成は例示であり、本発明はこれらの実施の形態の構成に限定されるものではない。   Hereinafter, an actuator according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The configurations of the following embodiments are exemplifications, and the present invention is not limited to the configurations of these embodiments.

<第1実施形態>
図1はアクチュエータ1を、その軸方向に切断した場合の断面図である。ここで、アクチュエータ1は、第1ハウジング3と第2ハウジング4とで構成されるアクチュエータ本体2を有しており、アクチュエータ本体2の先端側(第2ハウジング4の、第1ハウジング3と接続している端部とは反対側の端部側)が、アクチュエータ1による出力側、すなわち、所定力を作用する対象物が配置される側となる。また、第1ハウジング3と第2ハウジング4はネジで固定されて一体となる。ここで、第1ハウジング3の内部には、その軸方向に延在する内部空間である燃焼室31が形成されており、また、第2ハウジング4の内部には、同じようにその軸方向に延在する内部空間である貫通孔37が形成されている。燃焼室31と貫通孔37は、後述する封止部材8で区分されているものの、アクチュエータ本体2の内部において連続して配置される内部空間である。
<First embodiment>
FIG. 1 is a sectional view when the actuator 1 is cut in the axial direction. Here, the actuator 1 has an actuator body 2 composed of a first housing 3 and a second housing 4, and is connected to the distal end side of the actuator body 2 (the second housing 4 is connected to the first housing 3). The end opposite to the end of the actuator 1) is the output side of the actuator 1, that is, the side on which the object on which a predetermined force is applied is arranged. Further, the first housing 3 and the second housing 4 are fixed with screws to be integrated. Here, inside the first housing 3, a combustion chamber 31 which is an internal space extending in the axial direction is formed, and inside the second housing 4, similarly, in the axial direction. A through hole 37 which is an internal space extending is formed. The combustion chamber 31 and the through-hole 37 are internal spaces that are separated by a sealing member 8 described later, but are continuously arranged inside the actuator body 2.

また、アクチュエータ本体2の先端側、すなわち第2ハウジング4の先端側の面は、出力面4bを形成している。この出力面4bは、アクチュエータ1の使用時において、所定力が作用される対象物と対向する面となる。ここで、アクチュエータ本体2の第2ハウジング4内の貫通孔37には、金属製の出力ピストン6が配置され、該出力ピストン6は、貫通孔37内を摺動可能に保持されている。   The front end side of the actuator body 2, that is, the surface on the front end side of the second housing 4 forms an output surface 4b. When the actuator 1 is used, the output surface 4b faces the object on which a predetermined force is applied. Here, a metal output piston 6 is disposed in a through hole 37 in the second housing 4 of the actuator body 2, and the output piston 6 is slidably held in the through hole 37.

ここで、出力ピストン6の詳細を第2ハウジング4との位置関係が把握できるように図2に示す。出力ピストン6は、貫通孔37の軸方向に沿って延在する概ね軸状に形成され、燃焼室31側の端部(以下、「第1端部」という)6aと、出力面4b側の端部、すなわち対象物に対して所定力を作用させる端部(以下、「第2端部」という)6bとを有し、また、出力ピストン6が貫通孔37内を円滑に摺動できるように出力ピストン6の周囲にOリング6cが配置されている。   Here, the details of the output piston 6 are shown in FIG. 2 so that the positional relationship with the second housing 4 can be grasped. The output piston 6 is formed in a substantially axial shape extending along the axial direction of the through hole 37, and has an end (hereinafter, referred to as a “first end”) 6 a on the combustion chamber 31 side and an output surface 4 b side. An end, that is, an end (hereinafter, referred to as a “second end”) 6 b for applying a predetermined force to the object, and allowing the output piston 6 to slide smoothly in the through hole 37. An O-ring 6 c is arranged around the output piston 6.

ここで、第1ハウジング3(図2中では、点線で表示)と第2ハウジング4とが取り付けられてアクチュエータ本体2を形成し、後述の点火装置であるイニシエータ20で火薬燃焼が行われる前の状態(以下、「燃焼前状態」という)において、第1端部6aは、第1ハウジング3の燃焼室31内に嵌まり込んでいる第2ハウジング4の嵌入部4aの端面から、燃焼室31側に実質的に飛び出した状態となっている。また、第1端部6aの直径d1は、貫通孔37の直径d0よりも小さい。したがって、出力ピストン6が貫通孔37内を出力面4b側に摺動したときには、第1端部6aの側面(出力ピストン6の軸方向に沿った面)と貫通孔37の内壁面との間に一定の隙間が形成されることになる。また、燃焼前状態では、第2端部6bの端面は、出力面4bと面一となるか、又は、出力面4bより貫通孔37内に入り込んだ位置に置かれる。そのため、後述の図5に示すように、アクチュエータ1が使用される状態においては、所定力が作用される対象物に出力面4bを接触させて該アクチュエータ1を配置、固定する。   Here, the first housing 3 (indicated by a dotted line in FIG. 2) and the second housing 4 are attached to form the actuator main body 2 and before the explosive combustion is performed by the initiator 20 which is an ignition device described later. In a state (hereinafter, referred to as a “pre-combustion state”), the first end 6 a extends from the end face of the fitting portion 4 a of the second housing 4 fitted in the combustion chamber 31 of the first housing 3 to the combustion chamber 31. It is in a state of substantially protruding to the side. The diameter d1 of the first end 6a is smaller than the diameter d0 of the through hole 37. Therefore, when the output piston 6 slides in the through hole 37 toward the output surface 4 b, the gap between the side surface of the first end 6 a (the surface along the axial direction of the output piston 6) and the inner wall surface of the through hole 37. Thus, a certain gap is formed. In the pre-combustion state, the end surface of the second end 6b is flush with the output surface 4b, or is located at a position where it enters the through hole 37 from the output surface 4b. Therefore, as shown in FIG. 5 described later, when the actuator 1 is used, the output surface 4b is brought into contact with an object on which a predetermined force is applied, and the actuator 1 is arranged and fixed.

ここで、図1に示す燃焼前状態では、アクチュエータ本体2の内壁の一部である、第2ハウジング4の嵌入部4aの端面上に封止部材8が固定され、該封止部材8は、弾性材料で形成され、アクチュエータ本体2内の空間を、イニシエータ20側に位置する燃焼室31を含む空間(本発明に係る第1空間に相当する)と出力ピストン6側に位置する貫通孔37を含む空間(本発明に係る第2空間に相当する)とに区分し、それによりイニシエータ20での火薬燃焼により生成される燃焼生成物が、燃焼室31内に封止されるようになっている。なお、封止部材8の構造の詳細、及びイニシエータ20での火薬燃焼による動作については後述する。   Here, in the pre-combustion state shown in FIG. 1, the sealing member 8 is fixed on an end surface of the fitting portion 4 a of the second housing 4, which is a part of the inner wall of the actuator main body 2. The space in the actuator main body 2 formed of an elastic material is divided into a space including the combustion chamber 31 located on the initiator 20 side (corresponding to a first space according to the present invention) and a through hole 37 located on the output piston 6 side. And a space (corresponding to a second space according to the present invention), whereby the combustion products generated by the explosive combustion in the initiator 20 are sealed in the combustion chamber 31. . The details of the structure of the sealing member 8 and the operation by the explosive combustion in the initiator 20 will be described later.

ここで、イニシエータ20の例について図3に基づいて説明する。イニシエータ20は電気式の点火装置であり、表面が絶縁カバーで覆われたカップ21によって、点火薬22を配置するための空間が該カップ21内に画定される。そして、その空間に金属ヘッダ24が配置され、その上面に筒状のチャージホルダ23が設けられている。該チャージホルダ23によって点火薬22が保持される。この点火薬22の底部には、片方の導電ピン28と金属ヘッダ24を電気的に接続したブリッジワイヤ26が配線されている。なお、二本の導電ピン28は非電圧印加時には互いが絶縁状態となるように、絶縁体25を介して金属ヘッダ24に固定される。さらに、絶縁体25で支持された二本の導電ピン28が延出するカップ21の開放口は、樹脂カラー27によって導電ピン28間の絶縁性を良好に維持した状態で保護されている。   Here, an example of the initiator 20 will be described with reference to FIG. The initiator 20 is an electric ignition device, and a space for disposing the ignition charge 22 is defined in the cup 21 by a cup 21 whose surface is covered with an insulating cover. The metal header 24 is arranged in the space, and the cylindrical charge holder 23 is provided on the upper surface. The ignition charge 22 is held by the charge holder 23. A bridge wire 26 that electrically connects one conductive pin 28 and the metal header 24 is wired on the bottom of the ignition charge 22. The two conductive pins 28 are fixed to the metal header 24 via the insulator 25 so that they are insulated from each other when no voltage is applied. Further, the opening of the cup 21 from which the two conductive pins 28 supported by the insulator 25 extend is protected by a resin collar 27 while maintaining good insulation between the conductive pins 28.

このように構成されるイニシエータ20においては、外部電源によって二本の導電ピン28間に電圧印加されるとブリッジワイヤ26に電流が流れ、それにより点火薬22が燃焼する。このとき、点火薬22の燃焼による燃焼生成物はチャージホルダ23の開口部から噴出されることになる。また、イニシエータ用キャップ14は、イニシエータ20の外表面に引っ掛かるように断面が鍔状に形成され、且つ第1ハウジング3に対してネジ固定される。これにより、イニシエータ20は、イニシエータ用キャップ14によって第1ハウジング3に対して固定され、以てイニシエータ20での点火時に生じる圧力で、イニシエータ20自体がアクチュエータ本体2から脱落することを防止できる。   In the initiator 20 configured as described above, when a voltage is applied between the two conductive pins 28 by an external power supply, a current flows through the bridge wire 26, and the ignition charge 22 burns. At this time, combustion products generated by combustion of the ignition charge 22 are ejected from the opening of the charge holder 23. The initiator cap 14 has a flange-like cross section so as to be hooked on the outer surface of the initiator 20 and is fixed to the first housing 3 with screws. Thus, the initiator 20 is fixed to the first housing 3 by the initiator cap 14, so that the initiator 20 itself can be prevented from dropping off from the actuator main body 2 due to the pressure generated when the initiator 20 ignites.

ここで、アクチュエータ1において用いられる点火薬22として、好ましくは、ジルコニウムと過塩素酸カリウムを含む火薬(ZPP)、水素化チタンと過塩素酸カリウムを含む火薬(THPP)、チタンと過塩素酸カリウムを含む火薬(TiPP)、アルミニウムと過塩素酸カリウムを含む火薬(APP)、アルミニウムと酸化ビスマスを含む火薬(ABO)、アルミニウムと酸化モリブデンを含む火薬(AMO)、アルミニウムと酸化銅を含む火薬(ACO)、アルミニウムと酸化鉄を含む火薬(AFO)、もしくはこれらの火薬のうちの複数の組合せからなる火薬が挙げられる。これらの火薬は、点火直後の燃焼時には高温高圧のプラズマを発生させるが、常温となり燃焼性生物が凝縮すると気体成分を含まないために発生圧力が急激に低下する特性を示す。なお、これら以外の火薬を点火薬として用いても構わない。   Here, the explosive 22 used in the actuator 1 is preferably an explosive containing zirconium and potassium perchlorate (ZPP), an explosive containing titanium hydride and potassium perchlorate (THPP), titanium and potassium perchlorate. Explosive (TiPP), explosive containing aluminum and potassium perchlorate (APP), explosive containing aluminum and bismuth oxide (ABO), explosive containing aluminum and molybdenum oxide (AMO), explosive containing aluminum and copper oxide ( (ACO), an explosive containing aluminum and iron oxide (AFO), or an explosive consisting of a combination of a plurality of these explosives. These explosives generate high-temperature, high-pressure plasma during combustion immediately after ignition, but exhibit a characteristic that when they reach room temperature and combustible organisms condense, they do not contain gaseous components and the generated pressure drops rapidly. Note that other explosives may be used as the ignition charge.

ここで、図1に示す燃焼室31内には何も配置されていないが、点火薬22の燃焼によって生じる燃焼生成物によって燃焼しガスを発生させるガス発生剤を、燃焼室31内に配置するようにしてもよい。仮に燃焼室31内にガス発生剤を配置させる場合、その一例としては、ニトロセルロース98質量%、ジフェニルアミン0.8質量%、硫酸カリウム1.2質量%からなるシングルベース無煙火薬が挙げられる。また、エアバッグ用ガス発生器やシートベルトプリテンショナ用ガス発生器に使用されている各種ガス発生剤を用いることも可能である。このようなガス発生剤の併用は、上記点火薬22のみの場合と異なり、燃焼時に発生した所定のガスは常温においても気体成分を含むため、発生圧力の低下率は小さい。さらに、当該ガス発生剤の燃焼時の燃焼完了時間は、上記点火薬22と比べて極めて長いが、燃焼室31内に配置されるときの該ガス発生剤の寸法や大きさ、形状、特に表面形状を調整することで、該ガス発生剤の燃焼完了時間を変化させることが可能である。このようにガス発生剤の量や形状、配置を調整することで、燃焼室31内での発生圧力を適宜調整できる。   Here, although nothing is arranged in the combustion chamber 31 shown in FIG. 1, a gas generating agent that generates gas by burning by a combustion product generated by the combustion of the ignition charge 22 is arranged in the combustion chamber 31. You may do so. If the gas generating agent is disposed in the combustion chamber 31, a single-base smokeless explosive composed of 98% by mass of nitrocellulose, 0.8% by mass of diphenylamine and 1.2% by mass of potassium sulfate is given as an example. It is also possible to use various gas generating agents used in gas generators for airbags and gas generators for seatbelt pretensioners. Unlike the case where only the igniter 22 is used, such a combination use of the gas generating agent causes the predetermined gas generated at the time of combustion to contain a gas component even at room temperature, so that the rate of decrease in the generated pressure is small. Further, the combustion completion time of the gas generating agent during combustion is extremely long as compared with the ignition charge 22, but the size, size and shape of the gas generating agent when disposed in the combustion chamber 31, especially the surface By adjusting the shape, the combustion completion time of the gas generating agent can be changed. By adjusting the amount, shape, and arrangement of the gas generating agent in this manner, the pressure generated in the combustion chamber 31 can be appropriately adjusted.

ここで、燃焼前状態における封止部材8の詳細について説明する。図1に示すように、封止部材8は、燃焼室31側に飛び出して配置されている出力ピストン6の第1端部6aを覆うように形成されている。具体的には、封止部材8は、第2ハウジング4の嵌入部4a上に固定された固定端部35と、第1端部6aの端面に接触し当該端面を覆うように位置する接触部34と、接触部34と固定端部35との間に形成され第1端部6aの側面部を覆うように位置する中間部36とを有している。したがって、図1に示すように、アクチュエータ1の軸方向に沿った断面では、封止部材8はコの字状に形成され、その底面に相当する接触部34は、固定端部35に対してイニシエータ20側(図1に向かって左側)の始動位置に位置することになる。   Here, the details of the sealing member 8 in the state before combustion will be described. As shown in FIG. 1, the sealing member 8 is formed so as to cover the first end 6a of the output piston 6 which protrudes toward the combustion chamber 31 side. Specifically, the sealing member 8 includes a fixed end portion 35 fixed on the fitting portion 4a of the second housing 4 and a contact portion positioned to contact the end surface of the first end portion 6a and cover the end surface. 34, and an intermediate portion 36 formed between the contact portion 34 and the fixed end portion 35 so as to cover the side surface portion of the first end portion 6a. Therefore, as shown in FIG. 1, in a cross section along the axial direction of the actuator 1, the sealing member 8 is formed in a U-shape, and the contact portion 34 corresponding to the bottom surface is in contact with the fixed end portion 35. It will be located at the starting position on the initiator 20 side (left side in FIG. 1).

ここで、イニシエータ20の点火薬22が燃焼したときの封止部材8の動き、及びアクチュエータ1における注射液の射出状態について図4に基づいて説明する。図4は、上段に燃焼前状態のアクチュエータ1の構成を示し、下段には点火薬22の燃焼によりアクチュエータ1が作動した状態(以下、「作動状態」という)のアクチュエータ1の構成を示している。図4における燃焼前状態及び作動状態の比較においては、封止部材8の固定端部35の位置を揃えて、アクチュエータ1の軸方向に両状態を並べて表示している。そして、両状態に共通する固定端部35の位置をX0と表示し、位置X0を含む基準線をL0と表示している。   Here, the movement of the sealing member 8 when the ignition charge 22 of the initiator 20 burns and the injection state of the injection liquid in the actuator 1 will be described with reference to FIG. 4 shows the configuration of the actuator 1 in a pre-combustion state in the upper part, and shows the configuration of the actuator 1 in a state in which the actuator 1 is activated by the combustion of the ignition charge 22 (hereinafter, referred to as an “operational state”). . In the comparison between the pre-combustion state and the operation state in FIG. 4, the positions of the fixed ends 35 of the sealing member 8 are aligned, and both states are displayed side by side in the axial direction of the actuator 1. The position of the fixed end 35 common to both states is indicated as X0, and the reference line including the position X0 is indicated as L0.

更に、燃焼前状態においては、接触部34の位置はX1で表示され、上記の通り位置X0に対してイニシエータ20側の位置となっている。また、このときの出力ピストン6の第2端部6bの端面の位置はF1で表示されている。ここで、点火薬22が燃焼すると、燃焼室31内に燃焼生成物が拡散し、燃焼室31内の圧力が上昇する。これにより、封止部材8にもその圧力が掛かることになるが、特に、出力ピストン6を出力面4b側に押圧する圧力は、封止部材8のうち接触部34を介して出力ピストン6に掛かる圧力である。
したがって、接触部34が接触する出力ピストン6の第1端部6aの端面は、イニシエータ20からの駆動エネルギーを受ける端面となる。
Further, in the pre-combustion state, the position of the contact portion 34 is indicated by X1, and is on the initiator 20 side with respect to the position X0 as described above. The position of the end face of the second end 6b of the output piston 6 at this time is indicated by F1. Here, when the igniter 22 burns, combustion products diffuse into the combustion chamber 31 and the pressure in the combustion chamber 31 increases. As a result, the pressure is applied to the sealing member 8 as well. In particular, the pressure for pressing the output piston 6 toward the output surface 4 b is applied to the output piston 6 via the contact portion 34 of the sealing member 8. The applied pressure.
Therefore, the end face of the first end 6 a of the output piston 6 with which the contact portion 34 comes into contact is the end face that receives the driving energy from the initiator 20.

このように接触部34は、封止部材8のうち、点火薬22の燃焼によって生成される駆動エネルギーを出力ピストン6側に伝達する部位である。その結果、封止部材8は、接触部34が出力面4b側に移動するとともに出力ピストン6が貫通孔37内を摺動していくことになる。それに伴い、出力ピストン6の第2端部6bが出力面4bより飛び出した状態となり、その飛び出し量は出力ピストン6の摺動量と連動する。この結果、出力面4b側に配置された対象物に対して、出力ピストン6が所定力を作用することができる。ここで、ピストン6の摺動が完了した作動状態では、貫通孔37のうち出力面4b近傍で内径が小さくなっている縮径部を形成する、第2ハウジング4のストッパ部4cに、出力ピストン6の一部が接触した状態となっており、出力ピストン6が貫通孔37から飛び出すことが防止されている。この状態における接触部34の位置は作用位置とされX2で表示されており、位置X0に対して出力面4b側の位置となっている。なお、第2端部6bの端面の位置はF2で表示されている。   Thus, the contact portion 34 is a portion of the sealing member 8 that transmits the driving energy generated by the combustion of the ignition charge 22 to the output piston 6 side. As a result, in the sealing member 8, the contact portion 34 moves to the output surface 4 b side and the output piston 6 slides in the through hole 37. Accordingly, the second end 6b of the output piston 6 projects from the output surface 4b, and the amount of the projection is linked to the sliding amount of the output piston 6. As a result, the output piston 6 can apply a predetermined force to the object arranged on the output surface 4b side. Here, in the operation state in which the sliding of the piston 6 is completed, the output piston is provided on the stopper portion 4c of the second housing 4 which forms a reduced-diameter portion having a smaller inner diameter near the output surface 4b of the through hole 37. 6 are in contact with each other, and the output piston 6 is prevented from jumping out of the through hole 37. The position of the contact portion 34 in this state is the operation position and is indicated by X2, and is on the output surface 4b side with respect to the position X0. The position of the end face of the second end 6b is indicated by F2.

このようにアクチュエータ1では、点火薬22の燃焼の過程において、封止部材8の接触部34は、燃焼前状態の始動位置X1から作動状態の作用位置X2へと移動することになる。この接触部34の移動による移動距離(X2−X1)は、所定力作用のための出力ピストン6の移動距離(F2−F1)に相当する。そして、この移動に伴って、封止部材8は裏返るように変形することになる。すなわち、所定力を作用するために必要な出力ピストン6の移動距離は、封止部材8の当該裏返る変形によって確保されることになる。このように封止部材8が裏返る変形を行う場合、封止部材8自体は大きく弾性変形する必要はなく、固定端部35を除く中間部36や接触部34の変位が主体となる。仮に、点火薬22の燃焼で生じた駆動エネルギーによって接触部34が出力面4b側に大きく変位した結果、中間部36が伸長する場合であっても、中間部36は、先ず、図4の上段に示す始動位置から出力面4b側に移動し、その後接触部34の変位にともなって伸長していくことになる。そのため、中間部36そのものの弾性変形量を小さく抑えることが可能となり、所定力作用のための出力ピストン6の移動距離を十分に確保しながらも封止部材8の破損を抑制することができる。これにより、燃焼による駆動エネルギーを出力ピストン6に好適に伝達でき、以てアクチュエータ1の作動を効率的に行うことができる。   Thus, in the actuator 1, in the process of burning the ignition charge 22, the contact portion 34 of the sealing member 8 moves from the starting position X1 in the pre-combustion state to the operating position X2 in the operating state. The movement distance (X2-X1) due to the movement of the contact portion 34 corresponds to the movement distance (F2-F1) of the output piston 6 for applying a predetermined force. Then, with this movement, the sealing member 8 is deformed to be turned upside down. That is, the moving distance of the output piston 6 necessary for applying the predetermined force is secured by the reversing deformation of the sealing member 8. In the case where the sealing member 8 is deformed to be turned over in this way, the sealing member 8 itself does not need to undergo large elastic deformation, and mainly the displacement of the intermediate portion 36 and the contact portion 34 excluding the fixed end 35. Even if the contact portion 34 is largely displaced to the output surface 4b side by the driving energy generated by the combustion of the ignition charge 22, the intermediate portion 36 is extended, first, the intermediate portion 36 first moves to the upper part of FIG. Moves from the start position shown in FIG. 4 to the output surface 4b side, and then expands with the displacement of the contact portion 34. Therefore, the amount of elastic deformation of the intermediate portion 36 itself can be kept small, and the breakage of the sealing member 8 can be suppressed while securing a sufficient moving distance of the output piston 6 for the action of the predetermined force. As a result, the drive energy due to combustion can be suitably transmitted to the output piston 6, and the operation of the actuator 1 can be performed efficiently.

また、上記の通り、出力ピストン6の第1端部6aの直径d1は、貫通孔37の内径d0よりも小さく構成されている。そのため、上述の封止部材8の裏返る変形が行われる際に、中間部36が第1端部6aと貫通孔37との間の隙間に入り込み、貫通孔37の内壁面に沿ってその裏返る変形及び伸長を円滑に行うことが可能となる。なお、接触部34は、作用位置にあるときに出力ピストン6の第1端部6aの端面に必ずしも接触している必要はない。   As described above, the diameter d1 of the first end 6a of the output piston 6 is smaller than the inner diameter d0 of the through hole 37. Therefore, when the above-described deformation of the sealing member 8 is performed, the intermediate portion 36 enters the gap between the first end portion 6a and the through-hole 37, and the deformation is reversed along the inner wall surface of the through-hole 37. And elongation can be performed smoothly. The contact portion 34 does not necessarily need to be in contact with the end face of the first end 6a of the output piston 6 when in the operating position.

(適用例)
ここで、図5に、アクチュエータ1を適用した例として、電気回路遮断装置100を示す。電気回路遮断装置100は、ハウジング62を介して、アクチュエータ1が導体片50に対して固定されることで形成されている。
(Application example)
Here, FIG. 5 shows an electric circuit breaker 100 as an example to which the actuator 1 is applied. The electric circuit breaker 100 is formed by fixing the actuator 1 to the conductor piece 50 via the housing 62.

導体片50は、電気回路遮断装置100を電気回路に取り付けたとき、電気回路の一部を形成するものであり、両端側の第1接続部51と、第2接続部52と、両接続部間の切断部53からなる板片である。第1接続部51と第2接続部52のそれぞれには、電気回路において他の導体(例えば、リードワイヤ)と接続するための接続穴51a、52aが設けられている。なお、図5に示す導体片50は、第1接続部51及び第2接続部52と、切断部53とが段状になるように形成されているが、第1接続部51、第2接続部52
、切断部53が概ね同一直線状に配置されるように形成されてもよい。そして、切断部53は、アクチュエータ1の出力面4bに接触するように固定されている。したがって、アクチュエータ1内の出力ピストン6の端面(第2端部6bの端面)は、切断部53と対向する状態となっている。このように形成される導体片50が、上記実施例における対象物であり、特に、切断部53がアクチュエータ1からの所定力が作用する、対象物上の部位となる。
The conductor piece 50 forms a part of the electric circuit when the electric circuit breaker 100 is attached to the electric circuit, and includes a first connection portion 51 at both ends, a second connection portion 52, and both connection portions. It is a plate piece composed of a cutting portion 53 between them. Each of the first connection portion 51 and the second connection portion 52 is provided with connection holes 51a and 52a for connecting to another conductor (for example, a lead wire) in an electric circuit. Although the conductor piece 50 shown in FIG. 5 is formed such that the first connection portion 51 and the second connection portion 52 and the cut portion 53 are formed in a stepped shape, the first connection portion 51 and the second connection portion Part 52
And the cut portions 53 may be formed so as to be arranged substantially in the same straight line. The cutting section 53 is fixed so as to contact the output surface 4b of the actuator 1. Therefore, the end face of the output piston 6 in the actuator 1 (the end face of the second end 6b) is in a state of facing the cutting portion 53. The conductor piece 50 thus formed is the target in the above embodiment, and in particular, the cut portion 53 is a portion on the target where the predetermined force from the actuator 1 acts.

更に、ハウジング62において、切断部53を挟んでアクチュエータ1の反対側には、合成樹脂からなる箱形状の絶縁部60が形成され、その内部には絶縁空間61が形成されている。   Further, a box-shaped insulating portion 60 made of a synthetic resin is formed in the housing 62 on the opposite side of the actuator 1 with the cutting portion 53 therebetween, and an insulating space 61 is formed therein.

このように構成される電気回路遮断装置100では、何らかのトリガー信号によりイニシエータ20が作動し、又は手動によりイニシエータ20が作動すると、上述したように出力ピストン6が摺動し、その運動エネルギーにより切断部53に対してせん断力を作用させ、以て切断部53が切断される。これにより、電気回路遮断装置100が取り付けられた電気回路の一部を形成する導体片50において、第1接続部51と第2接続部52との間の導通が遮断されることになる。なお、出力ピストン6によって切断された切断部53の切断片は、絶縁部60内の絶縁空間61に収容されるため、上記導通遮断をより確かなものとすることができる。   In the electric circuit breaker 100 configured as described above, when the initiator 20 is operated by a trigger signal or when the initiator 20 is manually operated, the output piston 6 slides as described above, and the kinetic energy of the output piston 6 causes the cutting section to move. A shearing force is applied to the cutting portion 53, whereby the cutting portion 53 is cut. Thereby, in the conductor piece 50 forming a part of the electric circuit to which the electric circuit interrupting device 100 is attached, conduction between the first connection portion 51 and the second connection portion 52 is interrupted. Since the cut piece of the cut portion 53 cut by the output piston 6 is accommodated in the insulating space 61 in the insulating portion 60, the above-described conduction interruption can be more reliably performed.

以上より、本発明に係るアクチュエータ1が適用された電気回路遮断装置100では、アクチュエータ100を効率よく駆動することができ、これは、必要時において確実な導通遮断を実現すべき電気回路遮断装置100において極めて有用である。また、アクチュエータ1の適用例としては、その他に、対象物に孔を開ける穿孔機等が例示できる。   As described above, in the electric circuit breaker 100 to which the actuator 1 according to the present invention is applied, the actuator 100 can be efficiently driven. Is extremely useful in In addition, as an application example of the actuator 1, a drilling machine or the like for making a hole in an object can be exemplified.

<第2実施形態>
図6は本発明のアクチュエータ1の第2実施形態を示す。上記第1実施形態は、イニシエータ20による駆動エネルギーを封止部材8を介して出力ピストン6に作用させる構成であり、該封止部材8は燃焼ガスに直接曝されることになる。一方本実施形態では、駆動エネルギーを一旦補助ピストン60に伝播させてから、封止部材8を介して出力ピストン6に間接的に作用させる構成であり、該封止部材8が燃焼生成物に直接暴露されるのを抑制することができる。なお、本実施形態では、アクチュエータ本体2は、第1ハウジング3Aと第2ハウジング4によって形成され、また、上記第1実施形態と実質的に同一の構成については、同一の参照番号を付してその詳細な説明を省略する。
<Second embodiment>
FIG. 6 shows a second embodiment of the actuator 1 of the present invention. In the first embodiment, the drive energy from the initiator 20 is applied to the output piston 6 via the sealing member 8, and the sealing member 8 is directly exposed to the combustion gas. On the other hand, in the present embodiment, the drive energy is once transmitted to the auxiliary piston 60 and then indirectly acts on the output piston 6 via the sealing member 8, and the sealing member 8 directly contacts the combustion products. Exposure can be suppressed. In the present embodiment, the actuator main body 2 is formed by the first housing 3A and the second housing 4, and the same reference numerals are given to the substantially same components as those in the first embodiment. A detailed description thereof will be omitted.

第1ハウジング3A内には燃焼室31が形成されており、燃焼室31にはイニシエータ20による燃焼生成物が拡散するように構成されている。ここで、燃焼室31に金属製の補助ピストン60が更に配置され、燃焼室31内を摺動可能に保持されている。補助ピストン60は、一方の端部がイニシエータ20と対向し、且つ、他方の端部が、封止部材8の接触部34を出力ピストン6の第1端部6aと挟むように配置されている。したがって、イニシエータ20の作動によって点火薬22が燃焼すると、駆動エネルギーが補助ピストン60におけるイニシエータ20と対向する端部に入力され、その後、封止部材8の接触部34を介して出力ピストン6に伝達されていく。そのため、点火薬22の燃焼により、補助ピストン60とともに出力ピストン6が摺動していくことになる。このときも、封止部材8は、上記の第1の実施形態と同じように裏返る変形を行うことになる。特に、本実施形態では、接触部34が出力ピストン6と補助ピストン60とに挟まれた状態となるため、封止部材8の変形が特定の方向に制限されることになり、以て上記裏返る変形が円滑に行われやすくなる。また、本実施形態では、駆動エネルギーを一旦補助ピストン60に入力させているため、封止部材8が燃焼生成物に直接暴露されるのを抑制することができ、その結果、封止部材8に掛かる熱ストレスを軽減でき、その破損をより確実に抑制す
ることが可能となる。
A combustion chamber 31 is formed in the first housing 3 </ b> A, and the combustion chamber 31 is configured to diffuse a combustion product generated by the initiator 20. Here, a metal auxiliary piston 60 is further disposed in the combustion chamber 31 and is slidably held in the combustion chamber 31. The auxiliary piston 60 is arranged such that one end faces the initiator 20 and the other end sandwiches the contact portion 34 of the sealing member 8 with the first end 6a of the output piston 6. . Therefore, when the ignition charge 22 is burned by the operation of the initiator 20, the driving energy is input to the end of the auxiliary piston 60 facing the initiator 20, and then transmitted to the output piston 6 via the contact portion 34 of the sealing member 8. Will be done. Therefore, the combustion of the ignition charge 22 causes the output piston 6 to slide together with the auxiliary piston 60. Also at this time, the sealing member 8 undergoes the reverse deformation in the same manner as in the first embodiment. In particular, in the present embodiment, since the contact portion 34 is sandwiched between the output piston 6 and the auxiliary piston 60, the deformation of the sealing member 8 is restricted in a specific direction. Deformation is easily performed. Further, in the present embodiment, since the driving energy is once input to the auxiliary piston 60, it is possible to suppress the sealing member 8 from being directly exposed to the combustion products, and as a result, the sealing member 8 The applied thermal stress can be reduced, and the damage can be suppressed more reliably.

このように本実施形態に係るアクチュエータ1も、図5に示すような電気回路遮断装置に好適に適用することができる。   Thus, the actuator 1 according to the present embodiment can also be suitably applied to an electric circuit breaker as shown in FIG.

<実施例1>
上記第1の実施形態に係るアクチュエータ1において、イニシエータ20での火薬燃焼の際の、封止部材8による封止が達成されるか否かを確認する確認実験を行った。封止部材8の材料は、ゴム材料としてNBR(ニトリルゴム)を採用するとともに、ゴム材料の硬度及び作動時のアクチュエータ1の温度条件をそれぞれ変化させた場合の、封止部材8における破損等を目視により確認した。
<Example 1>
In the actuator 1 according to the first embodiment, a confirmation experiment was performed to confirm whether or not the sealing by the sealing member 8 was achieved at the time of explosive combustion in the initiator 20. As the material of the sealing member 8, NBR (nitrile rubber) is adopted as a rubber material, and damage to the sealing member 8 when the hardness of the rubber material and the temperature condition of the actuator 1 during operation are changed, respectively. It was confirmed visually.

具体的には、ゴム材料の硬度は、50度、70度の2種類である。また、アクチュエータ1の温度条件は、高温(50度)、常温(20度)、低温(0度)の3種類である。更に、火薬燃焼時の燃焼室31内の圧力は、ピーク値で30MPaであり、封止部材8の厚さは1mmである。各硬度及び温度条件において、イニシエータ20の火薬燃焼を3回ずつ行い、封止部材8に破損等が認められた回数を確認した結果、全ての条件において破損は認められなかった。   Specifically, the hardness of the rubber material is two types, 50 degrees and 70 degrees. The temperature conditions of the actuator 1 are three types: high temperature (50 degrees), normal temperature (20 degrees), and low temperature (0 degrees). Further, the pressure in the combustion chamber 31 at the time of explosive combustion is 30 MPa at a peak value, and the thickness of the sealing member 8 is 1 mm. Under each hardness and temperature condition, the initiator 20 burned explosives three times, and the number of times the sealing member 8 was found to be damaged was confirmed. As a result, no damage was found under all the conditions.

<実施例2>
上記第2の実施形態に係るアクチュエータ1において、イニシエータ20での火薬燃焼の際の、封止部材8による封止が達成されるか否かを確認する確認実験を行った。封止部材8の材料は、ゴム材料としてクロロプレンとNBRをそれぞれ採用するとともに、各ゴム材料において、作動時のアクチュエータ1の温度条件をそれぞれ変化させた場合の、封止部材8における破損等を目視により確認した。
<Example 2>
In the actuator 1 according to the second embodiment, a confirmation experiment was performed to confirm whether sealing by the sealing member 8 was achieved at the time of explosive combustion in the initiator 20. As the material of the sealing member 8, chloroprene and NBR are each used as a rubber material, and breakage or the like in the sealing member 8 when each of the rubber materials changes the temperature condition of the actuator 1 during operation is visually observed. Confirmed by

具体的には、ゴム材料にクロロプレンを採用した場合のその硬度は65度であり、NBRを採用した場合のその硬度は70度である。また、アクチュエータ1の温度条件は、高温(50度)、常温(20度)、低温(0度)の3種類である。更に、火薬燃焼時の燃焼室31内の圧力は、ピーク値で30MPaであり、封止部材8の厚さは1mmである。各ゴム材料及び温度条件において、イニシエータ20の火薬燃焼を3回ずつ行い、封止部材8に破損等が認められた回数を確認した結果、全ての条件において破損は認められなかった。   Specifically, when chloroprene is used as the rubber material, its hardness is 65 degrees, and when NBR is used, its hardness is 70 degrees. The temperature conditions of the actuator 1 are three types: high temperature (50 degrees), normal temperature (20 degrees), and low temperature (0 degrees). Further, the pressure in the combustion chamber 31 at the time of explosive combustion is 30 MPa at a peak value, and the thickness of the sealing member 8 is 1 mm. Under each rubber material and temperature condition, the explosive combustion of the initiator 20 was performed three times, and the number of times that the sealing member 8 was damaged was confirmed. As a result, no damage was observed under all conditions.

以上より、何れの実施形態においても、封止部材8を形成するゴム材料としてNBRを好適に採用することが可能であることが理解できる。また、第2の実施形態においては、当該ゴム材料として更にクロロプレンの採用も可能である。なお、上記実施例の結果は、あくまでも一例であり、ゴム材料の硬度を調整したり、アクチュエータ1の温度条件を限定したりすることで、第1の実施形態においても、クロロプレンを当該ゴム材料として採用することも可能と考えられる。   From the above, it can be understood that in any of the embodiments, NBR can be suitably adopted as the rubber material forming the sealing member 8. In the second embodiment, chloroprene can be further used as the rubber material. Note that the results of the above example are merely examples, and in the first embodiment, chloroprene is used as the rubber material in the first embodiment by adjusting the hardness of the rubber material or limiting the temperature conditions of the actuator 1. It is considered possible to adopt it.

1・・・・アクチュエータ
2・・・・アクチュエータ本体
6・・・・出力ピストン
8・・・・封止部材
20・・・・イニシエータ
22・・・・点火薬
31・・・・燃焼室
34・・・・接触部
35・・・・固定端部
36・・・・中間部
37・・・・貫通孔
60・・・・補助ピストン
1 Actuator 2 Actuator body 6 Output piston 8 Sealing member 20 Initiator 22 Ignition charge 31 Combustion chamber 34 ··· Contact part 35 ··· Fixed end 36 ··· Middle part 37 ··· Through hole 60 ··· Auxiliary piston

Claims (5)

軸方向に形成された貫通孔を有するアクチュエータ本体と、前記貫通孔内を摺動可能に配置された出力ピストン部と、を備え、該出力ピストン部を該アクチュエータ本体の出力面から突出させることで対象物に対して所定力を作用させるアクチュエータであって、
火薬を燃焼させる点火装置であって、該点火装置での火薬燃焼により前記出力ピストン部を摺動させるための駆動エネルギーを前記出力ピストン部に付与する点火装置と、
前記アクチュエータ本体内の空間を、前記点火装置が配置される第1空間と、前記出力ピストン部が配置される第2空間とに区分し、該点火装置により生成される燃焼生成物を該第1空間内に封止する封止部材と、
を更に備え、
前記出力ピストン部は、前記対象物に作用する作用端部と、前記駆動エネルギーを受ける所定端面を有する所定端部と、を有し、
前記封止部材は、
前記アクチュエータ本体内の空間を画定する内壁に固定される固定端部と、
前記点火装置での火薬燃焼時に前記所定端部の前記所定端面と接触する接触部と、
を有し、
前記点火装置での火薬燃焼前の状態では、前記接触部は、前記固定端部に対して前記点火装置側の始動位置に位置し、
前記点火装置での火薬燃焼により、前記接触部は、前記所定端面と接触し前記出力ピストン部の摺動とともに、前記固定端部に対して前記出力面側の作用位置に移動するように構成される、
アクチュエータ。
An actuator body having a through hole formed in the axial direction, and an output piston portion slidably disposed in the through hole, comprising: an output piston portion protruding from an output surface of the actuator body. An actuator that applies a predetermined force to an object,
An ignition device for burning an explosive, the ignition device for applying drive energy for sliding the output piston portion to the output piston portion by explosive combustion in the ignition device,
The space in the actuator body is divided into a first space in which the ignition device is arranged and a second space in which the output piston portion is arranged, and the combustion products generated by the ignition device are divided into the first space. A sealing member for sealing in the space,
Further comprising
The output piston section has a working end acting on the object, and a predetermined end having a predetermined end face that receives the driving energy,
The sealing member,
A fixed end fixed to an inner wall defining a space in the actuator body,
A contact portion that contacts the predetermined end surface of the predetermined end portion during explosive combustion in the ignition device;
Has,
In a state before explosive combustion in the ignition device, the contact portion is located at a start position on the ignition device side with respect to the fixed end,
By the explosive combustion in the ignition device, the contact portion is configured to come into contact with the predetermined end surface and to move to the operation position on the output surface side with respect to the fixed end portion with sliding of the output piston portion. ,
Actuator.
前記封止部材は、弾性部材で形成される、
請求項1に記載のアクチュエータ。
The sealing member is formed of an elastic member,
The actuator according to claim 1.
前記封止部材は、前記点火装置での火薬燃焼前の状態において前記出力ピストン部の摺動方向に沿った前記所定端部の側面部を覆い、前記固定端部と前記接触部との間に形成される中間部を、更に有し、
前記点火装置での火薬燃焼による前記出力ピストン部の摺動に伴い、前記中間部が該摺動方向に伸長しながら、前記接触部が前記始動位置から前記作用位置に移動する、
請求項2に記載のアクチュエータ。
The sealing member covers a side surface of the predetermined end along the sliding direction of the output piston in a state before explosive combustion in the ignition device, and is provided between the fixed end and the contact portion. Further comprising an intermediate portion formed,
With the sliding of the output piston portion due to the explosive combustion in the ignition device, the contact portion moves from the starting position to the operating position while the intermediate portion extends in the sliding direction.
The actuator according to claim 2.
前記所定端部における前記出力ピストン部の外径は、前記貫通孔の内径よりも小さく、
前記点火装置での火薬燃焼による前記出力ピストン部の摺動に伴い、前記中間部は、前記貫通孔の内壁面に沿って、前記摺動方向に伸長する、
請求項3に記載のアクチュエータ。
The outer diameter of the output piston portion at the predetermined end is smaller than the inner diameter of the through hole,
Along with sliding of the output piston portion due to explosive combustion in the ignition device, the intermediate portion extends in the sliding direction along an inner wall surface of the through hole.
The actuator according to claim 3.
前記貫通孔内に更に摺動可能に、且つ前記第1空間側に配置された補助ピストン部であって、前記封止部材の前記接触部を前記出力ピストン部の前記所定端面とともに挟んで配置された補助ピストン部を、更に備え、
前記補助ピストン部は、前記点火装置と対向し前記駆動エネルギーが入力される点火装置側端部と、該駆動エネルギーを前記接触部を介して前記出力ピストン部の前記所定端面に伝える出力ピストン部側端部と、を有する、
請求項1から請求項4の何れか1項に記載のアクチュエータ。
An auxiliary piston portion further slidably disposed in the through hole and disposed on the first space side, wherein the auxiliary piston portion is disposed so as to sandwich the contact portion of the sealing member together with the predetermined end surface of the output piston portion. Further equipped with an auxiliary piston part,
The auxiliary piston portion is an ignition device side end portion facing the ignition device and to which the driving energy is input, and an output piston portion side for transmitting the driving energy to the predetermined end surface of the output piston portion via the contact portion. Having an end,
The actuator according to any one of claims 1 to 4.
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