(57)【要約】      （修正有）【課題】圧縮曲げ試験において、試験体の端部での折れまたは破断を生じにくくする。【解決手段】中空柱状部材からなる試験体Ｓの端部を固定するための一対の治具４と、治具４に固定され、互いに対向するように配置された一対の中実部材９と、を備えるように、圧縮曲げ試験機１を構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空柱状部材からなる試験体の端部を固定するための一対の治具と、
前記治具に固定され、互いに対向するように配置された一対の中実部材と、を備えた、圧縮曲げ試験機。
【請求項２】
前記中実部材の側面にボルトが挿入されるボルト穴が形成されている、請求項１に記載の圧縮曲げ試験機。
【請求項３】
前記治具と前記中実部材とが一体成形されている、請求項１または２に記載の圧縮曲げ試験機。
【請求項４】
中空柱状部材からなる試験体の端部を固定するための一対の治具に対して、互いに対向するように配置した一対の中実部材を固定し、
前記試験体を前記中実部材に被せるようにして前記試験体の端部の内方空間に前記中実部材が位置した状態で該試験体と該中実部材を固定して、前記試験体の圧縮曲げ試験を行う、圧縮曲げ試験方法。
【請求項５】
前記試験体と、前記中実部材とをボルトで締結する、請求項４に記載の圧縮曲げ試験方法。
【請求項６】
前記試験体の外側面にプレートを配置し、前記プレートと、前記試験体と、前記中実部材とを前記ボルトで締結する、請求項５に記載の圧縮曲げ試験方法。
【請求項７】
前記試験体は、前記中実部材が配置されていない領域に曲げ誘起部を有している、請求項４〜６のいずれか一項に記載の圧縮曲げ試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空柱状部材の圧縮曲げ試験機および圧縮曲げ試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の骨格部材の衝突性能を評価する試験として、部材の軸方向に圧縮力を付与して部材に曲げ変形を生じさせる圧縮曲げ試験がある。特許文献１および特許文献２、ならびに非特許文献１には圧縮曲げ試験の方法について開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭６２−０４４２３９号公報
【特許文献２】特許第５９２８２９７号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】河村  力、外7名、“高エネルギー吸収フレームの研究”、2016年春季大会学術講演会講演予稿集、公益社団法人自動車技術会、2016年5月23日、p.418-421
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
圧縮曲げ試験で所望の性能評価（例えば衝突性能評価）をより正確に行うためには、実際の製品に取り付けられた部材に生じる変形モードと同様の変形モードを再現できることが好ましい。一方、試験機の仕様や試験体の形状、試験体の固定方法等によっては、試験体の端部で折れが発生することがある。また、試験機の治具に対して例えばアーク溶接で試験体が接合されている場合、試験体の曲げ変形時に生じる試験体の曲げ外側の大きな引張力により、溶接部が破断することがある。圧縮曲げ試験時に試験体の端部の折れまたは破断が生じた場合には、試験体の適切な性能評価ができないため、試験体の固定方法を変更する等の対応をした後、再度試験を行う必要がある。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、圧縮曲げ試験において、試験体の端部での折れまたは破断を生じにくくすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する本発明の一態様は、圧縮曲げ試験機であって、中空柱状部材からなる試験体の端部を固定するための一対の治具と、前記治具に固定され、互いに対向するように配置された一対の中実部材と、を備えたことを特徴としている。
【０００８】
別の観点における本発明の一態様は、圧縮曲げ試験方法であって、中空柱状部材からなる試験体の端部を固定するための一対の治具に対して、互いに対向するように配置した一対の中実部材を固定し、前記試験体を前記中実部材に被せるようにして前記試験体の端部の内方空間に前記中実部材が位置した状態で該試験体と該中実部材を固定して、前記試験体の圧縮曲げ試験を行うことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
圧縮曲げ試験において、試験体の端部での折れまたは破断を生じにくくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る圧縮曲げ試験機の概略構成を示す図である。
【図２】圧縮曲げ試験機の一部分を示す斜視図である。
【図３】図２をＹ方向から見た図である。
【図４】図３中のＡ−Ａ断面図である。
【図５】図３中のＢ−Ｂ断面図である。
【図６】圧縮曲げ試験時の試験体の変形状態を示す図である。
【図７】プレートの配置例を示すＢ−Ｂ断面に相当する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１２】
図１は本実施形態における圧縮曲げ試験機１の概略構成を示す図である。圧縮曲げ試験機１は、試験体Ｓに圧縮力を付与する可動部の一例であるクロスヘッド２と、クロスヘッド２に対向して配置された固定部の一例であるテーブル３と、試験体Ｓの端部を固定するための一対の治具４を備えている。図１〜図３に示されるように、本実施形態の治具４は、試験体Ｓの端面に接する端面プレート５と、端面プレート５の、試験体Ｓに接する面と反対側の面において間隔を空けて取り付けられた一対のブラケット６を有している。各ブラケット６にはピン穴が形成されている。
【００１３】
対向して配置された一対の治具４のうち、一方の治具４ａは、クロスヘッド２に対して回転可能に接続されている。詳述すると、クロスヘッド２に固定された柱部７が一対のブラケット６間に位置した状態で、柱部７と一対のブラケット６とがピン８で固定されている。また、一対の治具４のうちの他方の治具４ｂは、テーブル３に対して回転可能に接続されている。詳述すると、テーブル３に固定された柱部７が一対のブラケット６間に位置した状態で、柱部７と一対のブラケット６とがピン８で固定されている。本実施形態の圧縮曲げ試験機１は、このように治具４が取り付けられていることにより、試験体Ｓに曲げ変形が生じたとしても、治具４が試験体Ｓの端部に追従して回転するため、試験体Ｓの端部をより強固に固定することができる。なお、治具４の構成は、本実施形態で説明した構成に限定されず、圧縮力付与時に試験体Ｓに曲げ変形を生じさせることが可能な構成であればよい。
【００１４】
圧縮曲げ試験の対象となる試験体Ｓは中空柱状部材であり、図４に示されるように試験体Ｓの内側には空間が形成されている。本実施形態の圧縮曲げ試験機１は、試験体Ｓの端部の内方空間を埋めるような一対の中実部材９を備えている。中実部材９とは、中空状の部材と異なり、内方に空間を有しない中身が詰まった部材である。本実施形態の中実部材９の側面には、ボルトが挿入されるボルト穴が形成されている。中実部材９の形状は、試験体Ｓの形状に応じて適宜変更されるものであり、圧縮曲げ試験の際に使用される中実部材９は、試験体Ｓの形状に応じて適宜交換される。また、中実部材９は、例えば金属からなるが、中実部材９の材料は、試験体Ｓに圧縮力を付与した際に、試験体Ｓの端部において見かけ上、剛体として機能するような材料であればよい。
【００１５】
中実部材９は治具４に対して固定されており、一対の中実部材９は、互いに対向するように配置されている。本実施形態の場合、中実部材９が直方体状に形成され、中実部材９と治具４は、中実部材９が治具４の端面プレート５に接した状態でボルト締結されることで固定されている。なお、中実部材９と治具４の固定方法は特に限定されず、圧縮曲げ試験時において治具４から中実部材９が外れない固定方法であればよい。例えば中実部材９と治具４は、接着剤やリベットによって固定されていてもよい。また、中実部材９と治具４は一体成形されていてもよい。この場合、圧縮曲げ試験を行う際には試験体Ｓの形状に適した治具４が適宜使用される。
【００１６】
なお、本実施形態の圧縮曲げ試験機１においては、一対の治具４に固定された試験体ＳのＹ方向における位置が、クロスヘッド２の柱部７およびテーブル３の柱部７のＹ方向における位置と一致していないが、これらの位置は一致していてもよい。試験体Ｓの固定位置は、試験の目的や評価項目等に応じて適宜変更される。
【００１７】
本実施形態の圧縮曲げ試験機１は以上のように構成されている。この圧縮曲げ試験機１を用いて試験体Ｓの圧縮曲げ試験を行う際には、まず、治具４に固定された中実部材９に、試験体Ｓを被せるようにして試験体Ｓを配置する。そして、試験体Ｓの内方空間に中実部材９が位置した状態で、試験体Ｓと中実部材９とをボルト締結する。これにより、試験体Ｓの端部においては内方空間が埋められたような状態となる。なお、試験体Ｓと中実部材９の固定方法は、ボルト固定に限定されず、例えば接着剤やリベットを用いた固定方法やアーク溶接による固定方法等であってもよい。また、試験体Ｓと中実部材９が固定されている場合、試験体Ｓが治具４に対して例えばアーク溶接等で固定されていてもよい。
【００１８】
上記のように試験体Ｓを固定した状態で、クロスヘッド２をテーブル３側に移動させると、試験体Ｓが圧縮され、図６に示されるように試験体Ｓに曲げ変形が生じる。このとき、治具４に固定された試験体Ｓの端部においては、内方空間に中実部材９が存在しているために折れが生じにくくなっている。さらに、治具４と中実部材９は溶接されていない。このため、試験体Ｓの曲げ変形時に溶接部が破断するといったようなことは起こらない。したがって、本実施形態のような圧縮曲げ試験方法によれば、試験体Ｓの端部以外の領域で曲げ変形が生じやすくなり、圧縮曲げ試験における所望の性能評価をより正確に行うことが可能となる。
【００１９】
特に、近年は電気自動車の普及が加速しており、搭載する電池の重量増加分をカバーするために車体への軽量化の要求も高まっている。そのため、より高強度、かつ、より薄い材料の適用が進んでいる。治具４と試験体Ｓが例えばアーク溶接で接合されている場合、試験体Ｓが高強度材料であると、試験体Ｓの治具４との溶接箇所が軟化し、圧縮曲げ試験時に軟化した箇所が折れ起点となりやすくなることが懸念される。さらに、試験体Ｓの板厚が薄いと、試験体Ｓの端部において折れ起点となる面外変形が生じやすくなることが懸念される。このような課題は、電気自動車の開発が進むことによって生じると考えられる新たな課題である。一方で、中実部材９を用いた圧縮曲げ試験機１においては、熱による材料軟化が生じないことに加え、試験体Ｓの内方空間を埋めるように中実部材９が配置されていることにより、板厚が薄くても試験体Ｓの端部における面外変形が生じにくくなり、適用材料による部材性能の変化を良好に評価しやすくなる。
【００２０】
なお、試験体Ｓと中実部材９をボルトで固定する場合、本実施形態のように試験体Ｓの外側面に接するようにプレート１０を配置し、プレート１０と、試験体Ｓと、中実部材９とをボルト締結することが好ましい。この場合、プレート１０によって試験体Ｓの外側を面で押さえることができ、試験体Ｓの端部をより剛体に近づけることができる。この結果、試験体Ｓの端部における折れまたは破断をより生じにくくすることができ、圧縮曲げ試験における所望の性能評価をより正確に行うことができる。試験体Ｓの端部の折れまたは破断をさらに抑制する観点においては、図７に示されるようにプレート１０が試験体Ｓの全ての側面に対してそれぞれ配置されていることが好ましい。
【００２１】
また、図２〜図４に示されるように、試験体Ｓの端部の折れまたは破断をさらに抑制する観点においては、試験体Ｓの、中実部材９が配置されていない領域に、曲げ変形を誘起させる曲げ誘起部１１が形成されていることが好ましい。“曲げ誘起部”とは、例えば凹部、凸部、穴などの形状を有する部分であり、試験体に圧縮力を付与した際に、この曲げ誘起部１１を起点として曲げ変形が生じやすくなる。
【００２２】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明は、中空柱状部材の圧縮曲げ試験に利用することができる。
【符号の説明】
【００２４】
１      圧縮曲げ試験機
２      クロスヘッド
３      テーブル
４      治具
５      端面プレート
６      ブラケット
７      柱部
８      ピン
９      中実部材
１０    プレート
１１    曲げ誘起部
Ｓ      試験体
【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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