(57)【要約】      （修正有）【課題】インパクターの衝突時の速度を高速と低速の両様に切替え可能な機構を備えた広い速度範囲に対応可能な部材衝突試験装置を提供する。【解決手段】自動車の部材１を支持する枠体２と、枠体２で支持した部材１へ向かい水平方向に直進して衝突するインパクター３と、インパクター３の直進運動を油圧で付勢するアクチュエーターと、部材１に衝突後のインパクター３が部材１を押圧しながら直進し所定の変形ストロークに達した後、停止するまでの距離を調整するダンパーとを備え、アクチュエーターとして、インパクター３を連結せず油圧で打撃して初速を与える非連結打撃型アクチュエーター４と、別途インパクター３を連結して油圧で前進させる連結推進型アクチュエーターとを個別に、かつ切替え使用可能に具備する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車の部材の衝突性能を評価するための部材衝突試験装置であって、前記部材を支持する枠体と、該枠体で支持した部材へ向かい水平方向に直進して衝突するインパクターと、該インパクターの直進運動を油圧で付勢するアクチュエーターと、前記部材に衝突後のインパクターが前記部材を押圧しながら直進し所定の変形ストロークに達した後、停止するまでの距離を調整するダンパーとを備え、
前記アクチュエーターとして、前記インパクターを連結せず油圧で打撃して初速のみ与える非連結打撃型アクチュエーターと、別途前記インパクターを連結して油圧で前進させる連結推進型アクチュエーターとを個別に、かつ切替え使用可能に具備したことを特徴とする部材衝突試験装置。
【請求項２】
前記非連結打撃型アクチュエーターは、前記インパクターを前記部材に５ｋｍ／ｈ以上１２０ｋｍ／ｈ以下の速度で衝突させるものとし、前記連結推進型アクチュエーターは、前記インパクターを前記部材に０．０１ｋｍ／ｈ以上５ｋｍ／ｈ未満の速度で衝突させるものとしたことを特徴とする請求項１に記載の部材衝突試験装置。
【請求項３】
前記非連結打撃型アクチュエーターは、前記インパクターを前記部材に５ｋｍ／ｈ以上１２０ｋｍ／ｈ以下の速度で衝突させるものとし、前記連結推進型アクチュエーターは、前記インパクターを前記部材に０．０１ｋｍ／ｈ以上１０ｋｍ／ｈ以下の速度で衝突させるものとしたことを特徴とする請求項１に記載の部材衝突試験装置。
【請求項４】
前記枠体の固定位置を前記インパクターの直進方向に変更可能としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の部材衝突試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の部材単位の衝突性能評価試験に用いる、部材衝突試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の車体に必要な性能の１つとして衝突性能があり、衝突時には車体の損傷を軽減させつつ、かつ乗員を保護することが求められる。自動車の開発設計段階において、車体の衝突性能の評価が不可欠であり、コンピューター上のシミュレーションによる性能予測が実施されている。目的の衝突性能の達成を確認する手段として、自動車メーカーでは試作車を製作して衝突試験に供しており、もしも性能を満足しなかった場合は、対策を施し、試作車を製作し直して、再度衝突試験を実施する必要があり、多大な開発コストや開発時間を要することになる。このようなコストや時間を節約するために、自動車の実車全体の衝突性能評価試験の代わりに、あるいはシミュレーションの精度向上のための評価手法として、部材単体での衝突性能評価試験（以下、「部材衝突試験」という。）が従来から行われている。自動車の衝突性能に大きく影響する基本的な部材として、例えば側面衝突においてはセンターピラーやサイドシルが挙げられる。部材衝突試験では、これらの部材の単体ごとに、実際の車体に組み込まれた状態と同様な条件で性能評価ができるよう工夫された試験装置（以下、「部材衝突試験装置」という。）が用いられる。このような部材衝突試験装置は、部材（自動車部材）を支持する単数又は複数の支持点と、前記部材に対して回転自由度及び/又は併進自由度を付与する可動支持部と、前記部材に対して回転変形抵抗及び/又は併進変形抵抗を付与する抵抗付与部と、前記部材を押圧する荷重印加手段とを備えている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
前記荷重印加手段としては、インパクターと呼ばれる打撃用具を台車に搭載するなどして直進可能に支持し、油圧式のアクチュエーターで付勢して一気に高速で打ち出し、発射する方式が、従来、よく用いられている。この方式による部材衝突試験装置を、以下、「従来装置」という。
【０００４】
前記従来装置は、例えば図１に示すように、部材１を支持する枠体２と、枠体２で支持した部材１へ進行し、水平方向に直進して衝突するインパクター３と、インパクター３を有する台車３Ａとを備えている。台車３Ａの駆動方式としては、例えば油圧方式があり、高圧に蓄圧した油圧を急激にシリンダ内に放出して短時間でピストン４Ａを加速し前進させ、ピストン４Ａの先端部を台車３Ａの背部に打ちつけることにより、台車３Ａに初速のみを与えて直進させる。すなわち台車３Ａを一気に高速で打ち出すものであり、そのピストン４Ａは台車３Ａと連結されていない。
この例において、部材１はセンターピラーである。部材１は上端部と下端部を枠体２に支持される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＷＯ２０１１／０１６４９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来装置は、インパクターを非連結打撃型アクチュエーターで付勢して一気に高速（例えば５ｋｍ／ｈ以上１２０ｋｍ／ｈ以下）で打ち出すものであるため、打ち出しの初速を低速（例えば５ｋｍ／ｈ未満）に精度良く制御することが困難である。一方、低速で衝突する際の衝突性能も重要な評価項目の一つに挙げられており、そのため、低速にて精度良く部材を押圧する機能を備えた他の試験機で評価する必要があり、別途試験体の準備や日程調整を要し、試験効率を下げる要因となっている。また試験機の機差によって試験条件の差異が生じ、データの信頼性にも悪影響を及ぼす可能性がある。また低速用と高速用の試験機をそれぞれ保有することは設置スペースの観点からも課題があると言える。
【０００７】
そして衝突性能評価において、試験体の高速変形・破断現象を評価することも重要な評価項目であり、インパクターが部材を押圧しながら直進する距離である変形ストロークを制御するための機構を備えていることが望ましい。
【０００８】
上記の事情に鑑み、本発明は、インパクターの衝突時の速度を高速と低速の両様に切替え可能な機構を備えた広い衝突速度範囲に対応可能な部材衝突試験装置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】
【０００９】
本発明者は、上記の課題を解決するために検討し、その結果、従来装置をベースとし、これに加えて、前記インパクターを連結して油圧で前進させる連結推進型アクチュエーターを、前記非連結打撃型アクチュエーターとの切替え使用可能に装備することに想到し、本発明をなすに至った。また、本発明装置は、好ましくは、前記枠体の固定位置を前記インパクターの直進方向に変更可能としたものとした。
【００１０】
すなわち、本発明は以下のとおりである。
（１）  自動車の部材の衝突性能を評価するための部材衝突試験装置であって、前記部材を支持する枠体と、該枠体で支持した部材へ向かい水平方向に直進して衝突するインパクターと、該インパクターの直進運動を油圧で付勢するアクチュエーターと、前記部材に衝突後のインパクターが前記部材を押圧しながら直進し所定の変形ストロークに達した後、停止するまでの距離を調整するダンパーとを備え、
前記アクチュエーターとして、前記インパクターを連結せず油圧で打撃して初速のみ与える非連結打撃型アクチュエーターと、別途前記インパクターを連結して油圧で前進させる連結推進型アクチュエーターとを個別に、かつ切替え使用可能に具備したことを特徴とする部材衝突試験装置。
（２）  上記（１）において、前記非連結打撃型アクチュエーターは、前記インパクターを前記部材に５ｋｍ／ｈ以上１２０ｋｍ／ｈ以下の速度で衝突させるものとし、前記連結推進型アクチュエーターは、前記インパクターを前記部材に０．０１ｋｍ／ｈ以上５ｋｍ／ｈ未満の速度で衝突させるものとしたことを特徴とする部材衝突試験装置。
（３）  上記（１）において、前記非連結打撃型アクチュエーターは、前記インパクターを前記部材に５ｋｍ／ｈ以上１２０ｋｍ／ｈ以下の速度で衝突させるものとし、前記連結推進型アクチュエーターは、前記インパクターを前記部材に０．０１ｋｍ／ｈ以上１０ｋｍ／ｈ以下の速度で衝突させるものとしたことを特徴とする部材衝突試験装置。
（４）  上記（１）〜（３）のいずれか１つにおいて、前記枠体の固定位置を前記インパクターの直進方向に変更可能としたことを特徴とする部材衝突試験装置。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、自動車の部材を用いて、部材が実車に組み込まれた場合と同様な衝突条件下で、高速と低速の両様の衝突性能を評価するための試験を、１つの部材衝突試験装置だけで実施できるようになる。
ここで、「高速」とは、衝突速度が５ｋｍ／ｈ以上１２０ｋｍ／ｈ以下であることを指し、「低速」とは、衝突速度が０．０１ｋｍ／ｈ以上５ｋｍ／未満であることを指す。
また、「衝突性能」の評価は、様々な方法があるが、最大荷重値、荷重をストローク量で積分した吸収エネルギー量、あるいは所定ストローク量までの平均荷重にて評価することができ、本発明に係る部材衝突試験装置では、２００Ｔｏｎまでの荷重が測定可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】従来装置の例を示す概略斜視図である。
【図２】本発明装置の一例を示す概略斜視図である。
【図３】本発明装置の一例を示す概略斜視図である。
【図４】本発明装置の別の一例を示す概略平面図である。
【図５】ダンパーの機能を示す概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図２〜４に例示するように、本発明に係る部材衝突試験装置（以下、「本発明装置」という。）は、部材１を支持する枠体２と、枠体２で支持した部材１へ向かい水平方向に直進して衝突するインパクター３と、インパクター３の直進運動を油圧で付勢するアクチュエーターとしてインパクター３を連結せず油圧で打撃して初速のみ与える非連結打撃型アクチュエーター４（図３では非連結打撃型アクチュエーター４のピストン４Ａのみ示す）とを備えた点では従来装置と同様である。しかしながら、本発明装置は、インパクター３の直進運動を油圧で付勢するアクチュエーターとして従来装置には無い、インパクター３を連結して油圧で前進させる連結推進型アクチュエーター６を、非連結打撃型アクチュエーター４との切替え使用可能に装備した点に特徴がある。連結推進型アクチュエーター６は、（非連結打撃型アクチュエーター４の）ピストン４Ａから部材１支持部までのインパクター直進線Ｘの両側に、インパクター３の通過を妨げないように配置し、連結方式として例えば、（連結推進型アクチュエーター６の）ピストン６Ａの先端に設けた上下挟持型の連結部６Ｂで、あるいは左右挟持型の連結部６Ｃで、インパクター３の背面側と締結する方式により、インパクター３と連結推進型アクチュエーター６とを連結して前進させることができる。締結の方法はボルト固定やピンの挿入などが挙げられる。また部材１と接触する押圧ロッド３Ｂの先端部は取替え可能とし、部材を押圧する圧子形状が変更可能であることが望ましい。
【００１４】
その前進速度条件は、実車の低速衝突試験での衝突速度範囲より広めの、０．０１ｋｍ／ｈ以上５ｋｍ／ｈ未満の範囲内のいずれの値を目標値とした場合でも、実際の衝突速度を目標値±５％以内に制御できる条件とするのが好ましい。この低速（０．０１ｋｍ／以上５ｋｍ／ｈ未満）の前進速度条件は、インパクター３に初速を与える非連結打撃型アクチュエーター４では達成困難であるが、インパクター３を連結して前進させる連結推進型アクチュエーター６では、油圧機構を前記低速の前進速度条件が満たされる仕様のものとすることで、容易に達成できる。
【００１５】
なお、連結推進型アクチュエーター６は、例えば、高速域内でも比較的低速側である５ｋｍ／ｈ以上１０ｋｍ／ｈ以下の衝突速度条件であっても、インパクター３の速度の制御性が、非連結打撃型アクチュエーター４と同程度となるように構成することが可能である。そのように構成した連結推進型アクチュエーター６は、インパクター３を部材１に０．０１ｋｍ／ｈ以上１０ｋｍ／ｈ以下の速度で衝突させることができ、したがって、低速から高速の比較的低速側（５ｋｍ／ｈ以上１０ｋｍ／ｈ）にかけての衝突速度条件での部材衝突試験を実施しようとする場合、連結推進型アクチュエーター６から非連結打撃型アクチュエーター４への切替えなしに実施することが可能となる。
【００１６】
図４は、本発明装置の別の一例を示す概略平面図である。図４（ａ）は高速モード、図４（ｂ）は低速モードを示している。部材設置エリア１０は、部材１が設置される場所であり、最大で長さ（インパクター直進方向の長さ）×幅×高さは、２０００ｍ×２０００ｍ×２０００ｍである。図４の例では、図３の例において、上下挟持型の連結部６Ｂに代えて、左右挟持型の連結部６Ｃとした。左右挟持型の連結部６Ｃは、左右のピストン６Ａの先端部に配設され、互いの対面側に９０°回転１５をしてインパクター３の背面側と締結する連結構造としている。締結の方法は、ボルト固定やピンの挿入などが挙げられる。この図４の連結構造によれば、図３の場合と比べて、連結の解除が比較的簡単にできる（すなわち、連結部６Ｃを互いの対面側とは逆の向きに９０°回転１５をさせるだけで連結を解除できる。）点からも好ましい。
【００１７】
図２〜図４および後掲の図５において、ダンパー５は、例えば図３に示すように、フレーム７のインパクター３対面側に取付けたが、これに限らず、例えば図５に示すように、ダンパー５はインパクター３のフレーム７対面側に取付けてもよい。
【００１８】
図５はダンパー５の機能を示す概略斜視図である。ダンパー５は、インパクター３が、枠体２（図５では図示省略）で支持された部材１に衝突した時点（図５（ａ））から部材１を押圧しながら直進しているインパクター３（図５（ｂ））を、ダンパー５とフレーム７が当接することで、インパクター３を減速させて停止（図５（ｃ））させる。ダンパー５は例えば筒状の円管であり、材質や形状を変えることでインパクター３の先端部の押圧ロッド３Ｂが部材１に衝突し、所定の変形ストロークに達した時点からの停止距離を調整することが可能である。なお停止距離は１００ｍｍ以下とするのが好適である。
【００１９】
また、衝突時の部材１の変形ストロークを調整するために、前記枠体２の固定位置を前記インパクター３の直進方向に変更可能とした形態が好適である。変形ストロークの設定可能範囲は、実車の衝突条件をカバーできるように、１ｍｍ以上５００ｍｍ以下とするのが好適である。さらには部材が押圧され変形する過程は、単体のあるいは相異なる複数の方位に配置した高速度カメラ２０（図２）で撮影して映像を録画し、該録画した映像を用いて部材の変形挙動を解析することがより望ましい。
【００２０】
上述の本発明装置を用いて部材衝突試験を行うことにより、０．０１ｋｍ／ｈ以上５ｋｍ／ｈ未満の低速から５ｋｍ／ｈ以上１２０ｋｍ／ｈ以下の高速まで広範囲にわたる衝突速度条件での部材衝突試験を１つの部材衝突試験装置で実施することができるようになる。
【符号の説明】
【００２１】
１  部材
２  枠体
３  インパクター
３Ａ  台車
３Ｂ  押圧ロッド
Ｘ  インパクター直進線
４  非連結打撃型アクチュエーター
４Ａ  ピストン（非連結打撃型アクチュエーターのピストン）
５  ダンパー
６  連結推進型アクチュエーター
６Ａ  ピストン（連結推進型アクチュエーターのピストン）
６Ｂ  連結部（上下挟持型）
６Ｃ  連結部（左右挟持型）
７  フレーム
１０  部材設置エリア
１５  ９０°回転
２０  高速度カメラ
【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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