特許 7577508 安全装置、および、安全装置を備えた飛行体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-25

(45)【発行日】2024-11-05

(54)【発明の名称】安全装置、および、安全装置を備えた飛行体

(51)【国際特許分類】

   F15B 15/19 20060101AFI20241028BHJP

   B64D 17/62 20060101ALI20241028BHJP

【ＦＩ】

F15B15/19

B64D17/62

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020178468

(22)【出願日】2020-10-23

(65)【公開番号】P2022069336

(43)【公開日】2022-05-11

【審査請求日】2023-08-09

(73)【特許権者】

【識別番号】000004086

【氏名又は名称】日本化薬株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100127203

【弁理士】

【氏名又は名称】奈良 泰宏

(72)【発明者】

【氏名】芦田 祥一

(72)【発明者】

【氏名】福元 麻衣子

(72)【発明者】

【氏名】大坪 秀礎

(72)【発明者】

【氏名】中村 博

【審査官】所村 陽一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－０１１０７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２３６３１３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１５Ｂ １５／１９

Ｂ６４Ｄ １７／６２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

飛行体用安全装置に使用されるアクチュエータであって、
本体部と、前記本体部と接続されているとともに前記本体部より幅が小さい棒状部と、を有した摺動部材と、
前記本体部に一端部が接触した状態で、前記棒状部の一部の周囲に設けられた管状部材と、
前記摺動部材および前記管状部材を摺動可能に内部に収容するシリンダと、
前記シリンダの一端部に設けられ、作動時に当該摺動部材を前記内部から外方に突出させる孔部を有し、前記作動時に前記管状部材の移動を前記シリンダ内に制限するストッパー部材と、
前記シリンダの他端に設けられ、前記摺動部材を摺動させる動力を発生する動力源と、
を備え、
前記管状部材は、塑性変形する材料であるとともに、引張強度が前記摺動部材および前記ストッパー部材よりも低い材料からなるものであることを特徴とするアクチュエータと、
少なくとも前記シリンダの一部を覆うように配置された有底筒状部と、前記有底筒状部の開口部または側面の途中部分から外部に向けて突出するように形成された鍔状部とを有し、前記摺動部材により一方向に押し上げられる押し上げ部材と、
前記押し上げ部材の前記鍔状部により支持されつつ押し上げられる射出物と、
を備えていることを特徴とする安全装置。

【請求項2】

前記作動時において、前記管状部材が前記ストッパー部材に衝突し、前記管状部材が塑性変形した際、前記管状部材が、前記シリンダの内壁部に接触しないように、前記管状部材と前記シリンダの内壁部とが所定距離以上離間していることを特徴とする請求項１に記載の安全装置。

【請求項3】

前記管状部材の前記ストッパー部材と衝突する側の開口部内部に、テーパ部が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の安全装置。

【請求項4】

本体部と、前記本体部と一体化しているとともに前記本体部より幅が小さい棒状部と、前記棒状部の一部の周囲に固定された少なくとも１つの突出部と、を有した摺動部材と、
前記摺動部材を摺動可能に内部に収容するシリンダと、
前記シリンダの一端に設けられ、作動時に当該摺動部材が前記内部から外方に突出するための孔部を有し、前記作動時に前記突出部が衝突するストッパー部材と、
前記シリンダの他端に設けられ、前記摺動部材を摺動させる動力を発生する動力源と、
を備え、
前記突出部は、作動時に前記ストッパー部材と衝突した際、前記棒状部に固定された箇所がせん断破壊される強度で前記棒状部に固定されているものであることを特徴とするアクチュエータと、
少なくとも前記シリンダの一部を覆うように配置された有底筒状部と、前記有底筒状部の開口部または側面の途中部分から外部に向けて突出するように形成された鍔状部とを有し、前記摺動部材により一方向に押し上げられる押し上げ部材と、
前記押し上げ部材の前記鍔状部により支持されつつ押し上げられる射出物と、
を備えていることを特徴とする安全装置。

【請求項5】

前記摺動部材の少なくとも一部と当接するリング状のシール部材が前記孔部の内壁面の一部に設けられており、
前記摺動部材の外部表面のうち、少なくとも、前記摺動部材を組み付ける際に前記シール部材と接触して擦れる部分が、滑らかな形状に形成されていることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の安全装置。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか１項に記載の安全装置を備えており、
前記射出物は、パラシュートまたはパラグライダーであることを特徴とする飛行体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アクチュエータ、当該アクチュエータを備え、パラシュート又はパラグライダー等の射出物を射出する安全装置、および、当該安全装置を備えた飛行体に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、自律制御技術および飛行制御技術の発展に伴って、例えばドローンと呼ばれる複数の回転翼を備えた飛行体の産業上における利用が加速しつつある。ドローンは、例えば複数の回転翼を同時にバランスよく回転させることによって飛行し、上昇および下降は回転翼の回転数の増減によって行い、前進および後進は回転翼の回転数の増減を介して機体を傾けることによって成し得る。このような飛行体は今後世界的に拡大することが見込まれている。

【0003】

一方で、上記のような飛行体の落下事故のリスクが危険視されており、飛行体の普及の妨げとなっている。こうした落下事故のリスクを低減するために、安全装置として飛行体用パラシュート装置が製品化されつつある。

【0004】

たとえば、上記パラシュート安全装置の一例として、出願人は、下記特許文献１に係る出願を行っている。この特許文献１の安全装置は、下記特許文献１の図１に示されるように、ピストン部材（摺動部材）と、ピストン部材を収容し、作動時に当該ピストン部材が外方に突出するための孔部が設けられたシリンダと、ピストン部材により一方向に押し上げられる押し上げ部材と、押し上げ部材により支持されつつ押し上げられる射出物と、ピストン部材をシリンダ内で移動させるガス発生器と、を備え、押し上げ部材は、ピストン部材の移動方向における当該ピストン部材の先端を基準としてピストン部材の末端側に配置された支持部を有している。また、押し上げ部材の底部は、ピストン部材の先端部に固定されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０２０－１６８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１のような安全装置の場合、アクチュエータの作動の際の衝撃に対する強度を考慮する必要があるので、比較的強度の高い部品を採用する必要がある。しかしながら、比較的強度の高い部品は、厚みなどを大きくする必要があり、重くなりやすいため、特許文献１のような安全装置の重量は比較的大きくなってしまいやすい。このような安全装置の場合、飛行体へ取り付ける場合の重量に関する影響（たとえば、エネルギー消費が早くなり、連続航行時間が短縮されるなど）が出てしまうことがあった。

【0007】

そこで、本発明は、作動の際の衝撃を緩和させつつ、従来よりも軽量化が可能なアクチュエータ、当該アクチュエータを備え、パラシュート又はパラグライダー等の射出物を射出する安全装置、および、当該安全装置を備えた飛行体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】

【0008】

（１） 本発明に係る安全装置は、飛行体用安全装置に使用されるアクチュエータであって、本体部と、前記本体部と接続されているとともに前記本体部より幅が小さい棒状部と、を有した摺動部材と、前記本体部に一端部が接触した状態で、前記棒状部の一部の周囲に設けられた管状部材と、前記摺動部材および前記管状部材を摺動可能に内部に収容するシリンダと、前記シリンダの一端部に設けられ、作動時に当該摺動部材を前記内部から外方に突出させる孔部を有し、前記作動時に前記管状部材の移動を前記シリンダ内に制限するストッパー部材と、前記シリンダの他端に設けられ、前記摺動部材を摺動させる動力を発生する動力源と、を備え、前記管状部材は、塑性変形する材料であるとともに、引張強度が前記摺動部材および前記ストッパー部材よりも低い材料からなるものであることを特徴とするアクチュエータと、少なくとも前記シリンダの一部を覆うように配置された有底筒状部と、前記有底筒状部の開口部または側面の途中部分から外部に向けて突出するように形成された鍔状部とを有し、前記摺動部材により一方向に押し上げられる押し上げ部材と、前記押し上げ部材の前記鍔状部により支持されつつ押し上げられる射出物と、を備えていることを特徴とする。

【0009】

（２） 上記（１）の安全装置においては、前記作動時において、前記管状部材が前記ストッパー部材に衝突し、前記管状部材が塑性変形した際、前記管状部材が、前記シリンダの内壁部に接触しないように、前記管状部材と前記シリンダの内壁部とが所定距離以上離間していることが好ましい。

【0010】

（３） 上記（１）または（２）の安全装置においては、前記管状部材の前記ストッパー部材と衝突する側の開口部内部に、テーパ部が形成されていることが好ましい。

【0011】

（４） 別の観点として、本発明の安全装置においては、本体部と、前記本体部と一体化しているとともに前記本体部より幅が小さい棒状部と、前記棒状部の一部の周囲に固定された少なくとも１つの突出部と、を有した摺動部材と、前記摺動部材を摺動可能に内部に収容するシリンダと、前記シリンダの一端に設けられ、作動時に当該摺動部材が前記内部から外方に突出するための孔部を有し、前記作動時に前記突出部が衝突するストッパー部材と、前記シリンダの他端に設けられ、前記摺動部材を摺動させる動力を発生する動力源と、を備え、前記突出部は、作動時に前記ストッパー部材と衝突した際、前記棒状部に固定された箇所がせん断破壊される強度で前記棒状部に固定されているアクチュエータと、少なくとも前記シリンダの一部を覆うように配置された有底筒状部と、前記有底筒状部の開口部または側面の途中部分から外部に向けて突出するように形成された鍔状部とを有し、前記摺動部材により一方向に押し上げられる押し上げ部材と、前記押し上げ部材の前記鍔状部により支持されつつ押し上げられる射出物と、を備えているものであってもよい。

【0012】

（５） 上記（１）～（４）の安全装置においては、前記摺動部材の少なくとも一部と当接するリング状のシール部材が前記孔部の内壁面の一部に設けられており、前記摺動部材の外部表面のうち、少なくとも、前記摺動部材を組み付ける際に前記シール部材と接触して擦れる部分が、滑らかな形状に形成されていることが好ましい。

【0014】

（６） 本発明に係る飛行体は、上記（１）～（５）のいずれかの安全装置を備えており、前記射出物は、パラシュートまたはパラグライダーであることを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、作動の際の衝撃を緩和させつつ、従来よりも軽量化が可能なアクチュエータ、当該アクチュエータを備え、パラシュート又はパラグライダー等の射出物を射出する安全装置、および、当該安全装置を備えた飛行体を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の実施形態に係る安全装置を示す断面図である。

【図2】図１の安全装置におけるアクチュエータを示す断面図である。

【図3】図２のアクチュエータにおけるピストン部材の先端部の一部拡大図である。

【図4】（ａ）が図１の安全装置の作動前の図２のアクチュエータにおける管状部材の断面図、（ｂ）が図１の安全装置の作動後の図２のアクチュエータにおける管状部材の断面図である。

【図5】図１の安全装置が適用される飛行体を示す図である。

【図6】図２のアクチュエータの変形例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施形態に係るアクチュエータを備えた安全装置について、図１～図５を参照しながら説明する。

【0018】

図１に示すように、安全装置１００は、アクチュエータ１と、アクチュエータ１により一方向（図１では上方向）に押し上げられる押し上げ部材１５と、当該押し上げ部材１５により支持されつつ押し上げられる射出物１６と、アクチュエータ１、押し上げ部材１５、および射出物１６を収容する有底円筒状の収容器１８と、収容器１８の開口端部を閉塞する蓋部２１と、を備えている。なお、本実施形態において、射出物１６はパラシュート又はパラグライダーである。

【0019】

アクチュエータ１は、摺動部材であるピストン部材１０と、当該ピストン部材１０を収容し、作動時に当該ピストン部材１０が外方（図１、図２では上方向）に突出するための孔部１３が設けられたシリンダ１４と、シリンダ１４の一端部がかしめ固定され、収容器１８内部の底部中央に取り付けられる基台２（スクイブホルダ）と、ピストン部材１０をシリンダ１４内で移動させる動力源としてのガス発生器（マイクロガスジェネレータ等）１７と、を備えている。

【0020】

ピストン部材１０は、シリンダ１４の内径とほぼ同じ外径の部分を備える本体部１０ａと、この本体部１０ａに接続され、上方に延びかつ本体部１０ａよりも小径の棒状部１０ｂと、本体部１０ａおよび棒状部１０ｂの内部に設けられた穴部１０ｃと、棒状部１０ｂの上端部に設けられた雌ねじ部１０ｄと、本体部１０ａの周方向に設けられた溝部１０ｅと、棒状部１０ｂよりも小径の縮径部１０ｆと、棒状部１０ｂと縮径部１０ｆとの間に形成されているテーパ部１０ｇと、を有している。

【0021】

棒状部１０ｂの少なくとも上端部側は、図示しないが、断面が非円形状に形成されている。ここで、非円形状とは、たとえば、多角形状、楕円形状、星型形状、または、歯車形状、などのことであるが、非円形状であれば、どのような形状のものでも含まれる。また、棒状部１０ｂの下部において、本体部１０ａに一端部が接触した状態で、管状部材４が嵌設または遊嵌されている。なお、管状部材４の内壁と棒状部１０ｂの外壁との間は、隙間があってもよいが、その隙間としては、後述する衝突時の略均一な圧縮による塑性変形を妨げない程度以内のものであればよい。

【0022】

管状部材４は、図２に示したように、保持部材５によって、棒状部１０ｂの下部に、一端部が本体部１０ａに接触した状態で保持されている。また、管状部材４は、塑性変形する材料であるとともに、引張強度がピストン部材１０および後述のストッパー部材２３（たとえば、鉄、アルミニウム、真鍮、銅などの金属、ステンレス、などの合金、樹脂、など）よりも低い材料（たとえば、アルミニウム、真鍮、などの金属、ステンレスなどの合金、モノマーキャストナイロン、ナイロン６、ナイロン６，６、ナイロン４，６などのポリアミド合成樹脂などの樹脂、など）からなる。ここで、保持部材５は、ゴムなどの弾性部材であってもよいし、管状部材４と同様の材料からなるものであってもよく、また、形状はリング状でもよいし、クリップ状であってもよい。

【0023】

また、図４（ａ）に示したように、管状部材４の両開口部の内側には、テーパ部４ａ、４ｂが形成されている。また、管状部材４が、シリンダ１４の内壁部に接触しないように、管状部材４とシリンダ１４の内壁部とが所定距離（たとえば、ストッパー部材２３に衝突した際に略均一な圧縮によって塑性変形した管状部材４が、シリンダ１４の内壁部に接触しない距離）以上離間している。これらにより、管状部材４は、ストッパー部材２３に衝突して塑性変形しても、シリンダ１４の内壁部に阻害されることなく変形し、ピストン部材１０の衝撃を十分に緩和する。

【0024】

穴部１０ｃは、本体部１０ａの下端部から棒状部１０ｂの途中まで、中心軸に沿って形成されている。これにより、穴部１０ｃが形成されていない場合に比べて、ピストン部材１０は軽量化されている。

【0025】

雌ねじ部１０ｄは、棒状部１０ｂの先端部から中心軸に沿って途中まで形成されている。また、雌ねじ部１０ｄには、後述するボルト部材５０の雄ねじ部５０ｂを螺合することができる。

【0026】

溝部１０ｅには、周方向にＯ－リングなどのシール部材１１が設けられている。

【0027】

テーパ部１０ｇは、図３に示したように、棒状部１０ｂと縮径部１０ｆとの間において、滑らかな形状（たとえば、角部がない、丸みのある形状など）となるように形成されている。これにより、後述するＯ－リングなどのシール部材１２への引っ掛かりを抑制でき、シール部材１２が傷ついて、性能が低下することを防止できる。また、装置組立時の怪我の抑制にもつながる。

【0028】

シリンダ１４内の上部には、ピストン部材１０の棒状部１０ｂの一部を取り囲むように配置された略筒状のストッパー部材２３が設けられている。すなわち、棒状部１０ｂはストッパー部材２３の孔部１３に挿通された状態で配されている。また、シリンダ１４には、作動時に、空間６内にある空気を外部に放出するための貫通孔１４ａが設けられている。なお、図１および図２において、貫通孔１４ａは１つしか設けていないが、周方向に複数設けられていてもよい。

【0029】

ストッパー部材２３は、管状部材４の移動をシリンダ１４内に制限するものであり、外周に沿って設けられた溝部２３ａと、内周に沿って設けられた溝部２３ｂと、有している。溝部２３ａは、シリンダ１４の他端部をストッパー部材２３にかしめ固定するために用いられている。また、溝部２３ｂには、周方向にＯ－リングなどのシール部材１２が設けられている。

【0030】

シリンダ１４は、アクチュエータ１のピストン部材１０が何かしらの原因で不動となってしまった場合、且つ、アクチュエータ１の初期燃焼容積を小さくした場合に火薬が燃焼し、シリンダ１４の耐圧値以上の燃焼圧力が生じた場合（異常事態時）において、シリンダ１４の径方向に塑性変形できるように、材料の選定および外周部の肉厚の適宜調整がなされていてもよい。シリンダ１４を構成する材料としては、たとえば、鉄、アルミニウム、真鍮、銅などの金属、ステンレス、などの合金が挙げられる。これにより、上記異常事態時において、シリンダ１４が径方向に塑性変形するので、Ｏ－リングなどのシール部材１２のシール性能が低下（緩和）し、シール部材１２とシリンダ１４の内壁との間に、発生したガスが通過可能な隙間ができる。したがって、この隙間から、上記異常事態時に発生したガスを漏れ出させることで、当該ガスは、貫通孔１４ａからシリンダ１４外部に放出された後、シリンダ１４外壁と有底筒状部１９内壁との隙間から収容器１８内部を経て、通気孔２４、２５から収容器１８外部に放出されることになるので、シリンダ１４を破断しないようにすることができる（フェールセーフ機能）。なお、このフェールセーフ機能を有する場合、シリンダ１４外壁と有底筒状部１９内壁との間には、シリンダ１４が径方向に十分に塑性変形できるような空間（隙間）が設けられている。

【0031】

ガス発生器１７は、シリンダ１４の下方の開口端に圧入された状態で、ピストン部材１０の後述の本体部１０ａの下方に配置されている。また、ガス発生器１７のカップ体１７ａの周囲には、ピストン部材１０との間に所定距離を形成するための筒状部材３が設けられている。

【0032】

押し上げ部材１５は、金属製（アルミニウムまたは鉄などで、合金であってもよい）、樹脂製、または、樹脂と金属、ＣＦＲＰもしくは繊維強化樹脂などとの複合材などからなり、図１に示すように、シリンダ１４の一部、つまり当該シリンダ１４のうちガス発生器１７が配されている側の開口端付近を除く外側の部分を覆うように配置された有底筒状部１９と、当該有底筒状部１９の開口部にフランジ（鍔状部）として設けられ射出物１６を支持する円盤状の支持部２０と、を有している。

【0033】

有底筒状部１９は、略平板形状または略柱形状（本実施形態では略柱形状）の底部１９ａと、底部１９ａの蓋部２１側に形成された穴部５１と、穴部５１よりも径の小さい穴部５２（第２穴部）と、穴部５２を介して穴部５１と連通し、穴部５２よりも径の大きい穴部５３（第１穴部）と、を有している。穴部５１は、ボルト部材５０のヘッド部５０ａの径よりも大きい径を有している。穴部５２は、ヘッド部５０ａの径よりも小さい径を有し、穴部５１側から挿入されたボルト部材５０の雄ねじ部５０ｂを穴部５３側へ案内することができる。穴部５３は、棒状部１０ｂの一端部（上端部）の形状と略同一であり、有底筒状部１９の底部１９ａのシリンダ１４側に設けられた挿入用開口部５３ａから棒状部１０ｂの一端部が挿入されることによって、棒状部１０ｂの一端部が嵌合する嵌合部となっている。

【0034】

ボルト部材５０は、雄ねじ部５０ｂを、穴部５１側から穴部５２に挿入し、穴部５３の嵌合した棒状部１０ｂの雌ねじ部１０ｄに螺合することによって、棒状部１０ｂと押し上げ部材１５とを連結するものである。このとき、棒状部１０ｂの一端部は、非円形状であり、略同一形状の穴部５３に嵌合しているので、ボルト部材５０を雌ねじ部１２ａに螺合する際、棒状部１０ｂが共回りすることがない。具体的には、押し上げ部材１５とピストン部材１０の先端部が非円形で嵌め合いになっているため、ボルト部材５０で締結する際に、押し上げ部材１５を固定しながら回すことができ、ピストン部材１０がガス発生器１７の方向に向かって締り、共回りすることなく、締め付けることができる。

【0035】

支持部２０は、初期状態で収容器１８の底部内面と離間して設けられている。また、支持部２０には、作動時において射出物１６の底部と支持部２０との間で発生する負圧の影響を軽減して射出物１６が射出されやすくするための通気孔２６を有している。また、支持部２０の外周部は、収容器１８の内側に接触しないように形成されている。また、支持部２０の上面には、射出物１６について有底筒状部１９の周囲方向への移動を防止する移動防止部材２７が少なくとも１つ（本実施形態では８部）設けられている。

【0036】

移動防止部材２７は、樹脂製、または、樹脂と金属、ＣＦＲＰもしくは繊維強化樹脂などとの複合材などからなる略三角形状の部材であり、有底筒状部１９を中心として、回転対称となるように複数設けられている。また、これらの移動防止部材２７の間ごとに貫通穴２６が設けられている。

【0037】

図１に示すように、収容器１８の底部には、収容器１８内部と外部とを連通する複数の通気孔２４が設けられている。また、収容器１８の側壁部には、収容器１８内部と外部とを連通する複数の通気孔２５が設けられている。なお、押し上げ部材１５が収容器１８内において急速で移動する際には、当該押し上げ部材１５と収容器１８の底面との間の領域に負圧が生じる。そのため、押し上げ部材１５を移動させ難くなる。そこで、上記通気孔２４、２５を設けることで、負圧現象を低減することができ、押し上げ部材１５をスムーズに移動させることが可能となる。

【0038】

また、射出物１６は、収容器１８内において当該収容器１８の内面と押し上げ部材１５の有底筒状部１９の外側面との間に、たとえば有底筒状部１９の外側面を取り巻くように収容されている。また、射出物１６は、その外側が収容器１８の内側に接触しないように折り畳まれている。なお、射出物１６は、たとえば紐（図示略）の一端に接続されており、当該紐の他端は収容器１８内部又は後述する飛行体３０の機体３１に接続される。

【0039】

ガス発生器１７は、点火器のみ用いても良いし、点火器およびガス発生剤を備えたガス発生器を用いても良い。また、火薬式の点火器により小型のガスボンベにおける封板を開裂させ、内部のガスを外部へと排出するハイブリッド型、ストアード型のガス発生器を用いてもよい。この場合、ガスボンベ内の加圧ガスとしては、アルゴン、ヘリウム、窒素、二酸化炭素などの不燃性のガスあるいはこれらの混合物を用いることができる。また、加圧ガスが放出される際に確実にピストンを推進させるために、ガス発生剤組成物またはテルミット組成物等からなる発熱体をガス発生器に具備させてもよい。

【0040】

なお、主に、ピストン部材１０、シリンダ１４、押し上げ部材１５、ガス発生器１７、などで、射出物１６を射出する射出部を構成している。

【0041】

以上のような構成において、安全装置１００が搭載されるたとえば飛行体などが落下する際にガス発生器１７が作動すると、当該作動により発生するガスの圧力によってピストン部材１０がシリンダ１４内を上方に推進する。これにより、ピストン部材１０の棒状部１０ｂに接続された有底筒状部１９を有する押し上げ部材１５が収容器１８内において上方に推進（突出）する。これによって、蓋部２１が外れ、収容器１８の開口端部が開放されると共に、射出物１６が収容器１８内から外方（図１紙面の上方向）に射出される。このとき、ピストン部材１０および管状部材４が上方に移動するが、管状部材４がストッパー部材２３に衝突し、略均一な圧縮によって、図４（ａ）に示した初期状態から上部の開口部側から開くように拡径して、図４（ｂ）に示した形状に塑性変形する。これにより、ピストン部材１０の動作の安全装置１００全体への影響を緩和する。特に、ピストン部材１０と接続されている押し上げ部材１５への影響を緩和する。そして、射出物１６がパラシュート又はパラグライダーである場合には、射出物１６は収容器１８から射出された後、展開される。

【0042】

なお、安全装置１００は、図５に示したように、飛行体３０の機体３１に連結部材４０を介して連結固定されている。このとき、図５に示したように、連結部材４０は、通気孔２４を閉塞しない位置において、収容器１８と機体３１とを連結している。したがって、飛行体３０は、機体３１と、当該機体３１に結合される安全装置１００と、機体３１に結合され、当該機体３１を推進させる１つ以上の推進機構（たとえばプロペラ等）３２と、機体３１の下部に設けられた複数の脚部３３と、を備えている。ここで、実際には、ガス発生器１７の下部の電極に通電用のソケットが嵌合されているが、説明の便宜上、図１および図５においては省略して表現している。

【0043】

以上のように、本実施形態によれば、作動の際の衝撃を緩和させつつ、従来よりも軽量化が可能なアクチュエータ１を備えた安全装置１００を提供できる。特に、アクチュエータ１内の押し上げ部材１５への衝撃を緩和させることができるので、押し上げ部材１５の部材の厚みをある程度薄く（たとえば、樹脂製で厚み２ｍｍに）して軽量化しても、必要な強度を保持することができる。したがって、押し上げ部材１５などに、比較的高い強度の材料を用いる必要がないので、コスト面でも優位性がある。

【0044】

また、管状部材４の両開口部の内側には、テーパ部４ａ、４ｂが形成されている。また、管状部材４が、シリンダ１４の内壁部に接触しないように、ストッパー部材２３に衝突した際に塑性変形した管状部材４が、シリンダ１４の内壁部に接触しない距離離間している。これらにより、管状部材４は、ストッパー部材２３に衝突して塑性変形しても、シリンダ１４の内壁部に阻害されることなく変形し、ピストン部材１０の衝撃を十分に緩和することができる。

【0045】

また、上述のような構成の安全装置１００を備えた飛行体３０を得ることができる。

【0046】

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

【0047】

たとえば、本発明には、以下の変形例が含まれる。上記実施形態では、押し上げ部材１５の支持部２０は、押し上げ部材１５の開口部の縁から延設されたものであったが、これに限られない。射出物１６の大きさに合わせるなど設計によっては、押し上げ部材１５の有底筒状部１９の途中部分から延設されたものであってもよい。

【0048】

また、上記実施形態では動力源としてガス発生器を採用したが、摺動部材がシリンダ内を推進するための駆動力を当該摺動部材に付与することが可能なものであればその構成は限定されるものではなく、たとえばバネ等の弾性体を採用してもよい。

【0049】

また、上記実施形態では、収容器１８を円筒状に形成したが、これに限定されるものではなく、たとえば四角筒のような他の形状に形成してもよい。

【0050】

また、上記各実施形態において、射出物としてパラシュート又はパラグライダーを採用する場合、当該パラシュート又はパラグライダーがパッキングされていてもよい。なお、当該パッキングは作動時に破れるまたは剥がれるように構成されている。

【0051】

さらに、上記各実施形態では、射出物として、パラシュート又はパラグライダーを挙げたが、これに限らず、揚力発生部材を含むものを射出物として射出してもよい。揚力発生部材としては、たとえば、パラフォイル、ロガロ型パラシュート、シングルサーフェース型パラシュート、飛行機の翼、プロペラ、バルーン等が挙げられる。また、揚力発生部材がコントロールラインを有する場合、安全装置は、コントロールラインを利用して、射出した揚力発生部材の傾斜角度の変更などを行うことができる操舵機構を備えておくことが望ましい。この操舵機構は、たとえば、揚力発生部材に連結された複数のコントロールラインをそれぞれ巻き取る複数のリールと、これらのリールの動力となるモータと、を備えたものであり、モータの駆動により、コントロールラインを巻き取ったり、出したりすることで、適宜、揚力発生部材を引っ張ったり、引っ張りを緩めたりすることができる。

【0052】

また、上記実施形態では、シリンダ、動力源、および収容器は、機体にゴムバンド、ベルト、ひも、その他（機械的接合、ボルト、ファスナー、接着剤）等の手段により固定されていることが好ましい。

【0053】

また、上記実施形態のアクチュエータ１の代わりに、図６に示す変形例のアクチュエータ１０１であってもよい。以下、具体的に、本変形例に係るアクチュエータ１０１について説明する。なお、特に説明しない限り、上記実施形態と同様の部位には、下二桁が同じ符号を用いて、説明を省略することがある。また、本変形例においては、特に説明がない限り、上記実施形態と同じ部品が用いられている。

【0054】

本変形例のアクチュエータ１０１は、ピストン部材１０の代わりにピストン部材１１０を用いている点について、アクチュエータ１と異なっている。具体的には、管状部材４および保持部材５を用いずに、棒状部１１０ｂの一部の周囲に固定された少なくとも１つの鍔状部（図６では２つの突出部１１０ｈ、１１０ｉ）を固定して設けている点で、アクチュエータ１０１は、アクチュエータ１と異なっている。

【0055】

突出部１１０ｈ、１１０ｉは、作動時にストッパー部材１２３と衝突した際、棒状部１１０ｂに固定された箇所（突出部１１０ｈ、１１０ｉと棒状部１１０ｂとの接続部分）が、せん断破壊される強度で棒状部１１０ｂに固定されている。また、突出部１１０ｈ、１１０ｉの形状は、鍔状（フランジ状）でも、複数の棒状が径方向に突出しているような形状のものでもよい。なお、このときの固定方法としては、削り出し（切削加工）による一体成形、または、溶接による取り付けなどがある。

【0056】

上記構成のアクチュエータ１０１によれば、突出部１１０ｈ、１１０ｉの棒状部１１０ｂに固定された箇所がせん断破壊された際に、突出部１１０ｈ、１１０ｉ（ピストン部材１１０）とストッパー部材１２３との衝突の衝撃を緩和させることができるので、アクチュエータ１と同様の効果を奏することができる。

【0057】

（実施例１）
上記実施形態と同構成の安全装置に係る樹脂（ここでは、ＧＦ（ガラスファイバー）３３％配合のガラス繊維強化ＰＡ（ポリアミド）６６（ＰＡ６６＋ＧＦ３３％）で、ヤング率１０ＧＰａのもの）製と仮定した押し上げ部材を設計し、当該押し上げ部材の厚みによって、押し上げ部材の支持部（フランジ）の撓みがどのように変化するかについて調査するシミュレーション実験を行った。以下に実験方法を示す。

【0058】

押し上げ部材の支持部（フランジ）の撓みは、ピストンの断面式からピストンが破断する力（引張強度と断面積から破断荷重）を計算し、シミュレーションソフト（名：Auto desk Nastran In-CAD）を用いて測定した。測定条件としては、押し上げ部材の天面を固定して支持部の底面から荷重をかけて、押し上げ部材の各部位の変異を確認して、支持部の元の底面の位置からの最大変位を撓みとして、管状部材（材質Ａ６０６３－０、内径１０．１ｍｍ、外径１２．１ｍｍ）が有る場合および無い場合について測定した。なお、押し上げ部材は、有底筒状部の外径が３１ｍｍ、支持部の外径が１０５ｍｍである。また、支持部の元の底面の位置からの変位については有限要素法で解析した。

【0059】

上記実験の結果を以下に示す。なお、管状部材を設けた場合、押し上げ部材の厚みを３ｍｍから２ｍｍに薄くしても、管状部材がない場合における押し上げ部材を厚み３ｍｍにした場合と同様、押し上げ部材の支持部に曲げ破壊は発生しないという結果が出た。

【表1】

【0060】

このように、管状部材を設けることで、ピストン部材の作動時の衝撃を緩和でき、樹脂製の押し上げ部材の厚みを３ｍｍから２ｍｍに薄くして軽量化しても、押し上げ部材に曲げ破壊が発生することなく、必要な強度を保持していることがわかった。

【0061】

（実施例２）
上記実施形態と同構成の安全装置に係るアルミニウム製の押し上げ部材、ピストン部材、基台（スクイブホルダ）、および、シリンダを作成し、緩衝材（フランジ状の突出部（上記変形例に対応）または管状部材（上記実施形態に対応））の材質を変化させることによって、アクチュエータの作動の際の衝撃を緩和できるか否かについて実験した。なお、各実験でのガス発生器およびガス発生器で使用するガス発生剤・薬量、押し上げ部材などは、すべて統一して実験を行った。下記表２に、実験に使用した各部材の仕様（一仕様について３つずつ試料を作成）を示す。なお、下記表２において、温度の「ＨＴ」とは摂氏８５℃の高温環境下での試験、「ストローク」とはピストン部材のシリンダ内での移動距離（初期状態からストッパーに衝突するまでの距離）、緩衝材の材質の「樹脂」とはモノマーキャストナイロン、のことである。また、仕様Ａ、Ｂは、２つのフランジ状の突出部（上記変形例に対応）からなる緩衝材であり、仕様Ｃ～Ｌは管状部材（上記実施形態に対応）からなる緩衝材である。また、仕様Ａの緩衝材の厚みは１ｍｍ、仕様Ｂの緩衝材の厚みは０．５ｍｍである。また、仕様Ｃ、Ｅ、Ｇの緩衝材の径方向のサイズは、内径１０．１ｍｍ、外径１２．１ｍｍ、仕様Ｄ、Ｆ、Ｈの緩衝材の径方向のサイズは、内径１０．１ｍｍ、外径１４．１ｍｍ、仕様Ｉ、Ｊの緩衝材の径方向のサイズは、内径１０ｍｍ、外径１６ｍｍ、仕様Ｋの緩衝材の径方向のサイズは、内径１０ｍｍ、外径１５ｍｍ、仕様Ｌの緩衝材の径方向のサイズは、内径１０ｍｍ、外径１５ｍｍ、である。ここで、仕様Ｋの緩衝材については、ピストン部材の軸方向に２つ嵌設して（２段重ねとして）実験した。また、仕様Ｌの緩衝材については、ピストン部材の軸方向に４つ嵌設して（４段重ねとして）実験した。

【0062】

【表2】

【0063】

また、下記表３に、各仕様の各試料についての実験結果を示す。なお、表３において、「全高」とはピストン部材の軸方向長さ、「変形量」とはピストン部材の軸方向長さの変形量、「伸び」とは作動後のピストン部材の軸方向長さの初期状態からの伸び率を示している。なお、各仕様の１つ目の試料で、ピストン部材または基台（スクイブホルダ）に破断が生じた場合、他の２つの試料の実験は行わなかった。

【0064】

【表3】

【0065】

表３から、仕様Ａについては、せん断破壊されることによって作動時の衝撃力を吸収し、正常作動する（ピストン部材または基台（スクイブホルダ）の破断が発生しない）ことがわかった。これに対して、仕様Ａより厚みが半分の仕様Ｂについては、せん断破壊されるものの十分に衝撃力を吸収できずに、ピストン部材が破断する場合があることがわかった。また、仕様Ｃ、Ｅ、Ｇ、Ｈについては、塑性変形することによって作動時の衝撃力を吸収し、正常作動する（ピストン部材または基台（スクイブホルダ）の破断が発生しない）ことがわかった。これに対して、仕様Ｄ、Ｆ、Ｉ、Ｊ、Ｋ、Ｌについては、衝撃力を吸収できずに、基台（スクイブホルダ）またはピストン部材が破断する場合があることがわかった。

【0066】

これらの結果から、せん断破壊または塑性変形によって適切に作動時の衝撃力を吸収するように設計した緩衝材（フランジ状の突出部（上記変形例に対応）または管状部材（上記実施形態に対応））を用いれば、ピストン部材または基台（スクイブホルダ）が破断しないようにできることがわかった。

【符号の説明】

【0067】

１、１０１ アクチュエータ
２、１０２ 基台
３、１０３ 筒状部材
４ 管状部材
４ａ、４ｂ、１０ｇ テーパ部
５ 保持部材
６、１０６ 空間
１０、１１０ ピストン部材
１０ａ、１１０ａ 本体部
１０ｂ、１１０ｂ 棒状部
１０ｃ、１１０ｃ 穴部
１０ｄ、１２ａ、１１０ｄ 雌ねじ部
１０ｅ、１１０ｅ 溝部
１０ｆ、１１０ｆ 縮径部
１１、１２、１１１、１１２ シール部材
１３、１１３ 孔部
１４、１１４ シリンダ
１４ａ、１１４ａ 貫通孔
１５、１１５ 押し上げ部材
１６、１１６ 射出物
１７、１１７ ガス発生器
１７ａ、１１７ａ カップ体
１８ 収容器
１９ 有底筒状部
１９ａ 底部
２０ 支持部
２１ 蓋部
２３、１２３ ストッパー部材
２３ａ、２３ｂ、１２３ａ、１２３ｂ 溝部
２４、２５、２６ 通気孔
２７ 移動防止部材
３０ 飛行体
３１ 機体
３３ 脚部
４０ 連結部材
５０ ボルト部材
５０ａ ヘッド部
５０ｂ 雄ねじ部
５１、５２、５３ 穴部
５３ａ 挿入用開口部
１００ 安全装置
１１０ｈ、１１０ｉ 突出部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】