(57)【要約】【課題】歪計測手段の剥離・脱落を抑制して、計測性能の向上を図ることが可能なダミー人形用歪計測センサを提供する。【解決手段】大腿骨又は脛骨を模したダミー人形用歪計測センサ１であって、中空部１１を有する円筒状の主体部１０と、中空部１１に挿入されるコア部２０と、主体部１０とコア部２０の軸方向の相対移動を規制する位置決めピン３０と、コア部２０の表面に接着されたひずみゲージ４０と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
大腿骨又は脛骨を模したダミー人形用歪計測センサであって、
中空部を有する筒状の主体部と、
前記中空部に挿入されるコア部と、
前記主体部と前記コア部の軸方向の相対変位を規制する規制手段と、
前記主体部の内面又は前記コア部の表面に接着された歪計測手段と、
を備えることを特徴とするダミー人形用歪計測センサ。
【請求項２】
前記主体部と前記コア部との間には、前記主体部の内面と前記コア部の表面とが当接する複数の当接部と、前記主体部の内面と前記コア部の表面とが離間する離間部と、が設けられ、
前記歪計測手段は、前記離間部に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のダミー人形用歪計測センサ。
【請求項３】
前記コア部は、前記コア部の表面から突出し、前記主体部の内面に当接して前記当接部を構成する複数の突出部を有し、
前記複数の突出部は、前記コア部の軸方向及び周方向に互いに離間して設けられていることを特徴とする請求項２に記載のダミー人形用歪計測センサ。
【請求項４】
前記離間部は、前記主体部及び前記コア部の軸方向に沿って連続して形成されており、
前記離間部に沿って前記歪計測手段から延びるケーブルが配線されていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のダミー人形用歪計測センサ。
【請求項５】
前記主体部は、前記コア部よりも接着性の低い難接着性樹脂部品で形成されており、
前記コア部は、前記主体部よりも接着性の高い樹脂部品で形成されており、
前記歪計測手段は、前記コア部の表面に接着されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のダミー人形用歪計測センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歩行者保護試験等に用いるダミー人形用の歪計測センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１には、従来型のダミー脚部の一例が開示されている。この従来例では、人体の下腿部に相当する下脚部材と大腿部に相当する上脚部材とを、膝部に相当する可撓性を有する膝部材により連結して骨格部分となし、これを人体の皮膚部と肉部に相当する表皮体で被覆するような構成となっている。そして、下脚部材の上側部分と上脚部材の下側部分とにそれぞれひずみゲージを添着し、これらのひずみゲージからの出力値を変換することによって、膝部にかかる衝撃力、曲げモーメントを計測するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−３１１１０３号公報（段落０００８、図３４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記した従来例では、骨格部分の表面に歪計測手段としてのひずみゲージを接着していたが、骨格部分が大変形した場合、ひずみゲージが剥離・脱落してひずみを測定できないことがあった。また、骨格部分の外側に表皮体を設置した場合、ひずみゲージが表皮体と干渉してひずみゲージが剥離・脱落することがあった。骨格部分に表面処理を施してひずみゲージの接着力を上げることも考えられるが、手間と費用の増大を招くという問題がある。また、人体の骨と略同等の荷重特性を有する材料として、例えばポリアセタール（polyacetal）等の難接着性樹脂部品を用いた場合には、表面処理を行っても十分な接着性が得られないおそれがある。
【０００５】
本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、歪計測手段の剥離・脱落を抑制して、計測性能の向上を図ることが可能なダミー人形用歪計測センサ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】
【０００６】
前記の目的を達成するために、本発明は、大腿骨又は脛骨を模したダミー人形用歪計測センサであって、中空部を有する筒状の主体部と、前記中空部に挿入されるコア部と、前記主体部と前記コア部の軸方向の相対変位を規制する規制手段と、前記主体部の内面又は前記コア部の表面に接着された歪計測手段と、を備えることを特徴とするダミー人形用歪計測センサである。
【０００７】
このような構成によれば、筒状の主体部の中空部にコア部が挿入され、主体部の内面又はコア部の表面（すなわちセンサの内部）に歪計測手段が接着されているので、歪計測手段をセンサの表面に設置した場合に比較して、歪計測手段の剥離・脱落を抑制することができる。また、主体部とコア部の軸方向の相対変位を規制する規制手段を備えているので、主体部とコア部の軸方向のずれを抑制することができる。
【０００８】
また、前記主体部と前記コア部との間には、前記主体部の内面と前記コア部の表面とが当接する複数の当接部と、前記主体部の内面と前記コア部の表面とが離間する離間部と、が設けられ、前記歪計測手段は、前記離間部に配置されている構成としてもよい。
【０００９】
このような構成によれば、主体部の内面とコア部の表面とが離間する離間部に歪計測手段を配置することができるとともに、主体部の内面とコア部の表面とが当接する複数の当接部によって、主体部とコア部の曲げ変形のずれを抑制することができる。
【００１０】
また、前記コア部は、前記コア部の表面から突出し、前記主体部の内面に当接して前記当接部を構成する複数の突出部を有し、前記複数の突出部は、前記コア部の軸方向及び周方向に互いに離間して設けられている構成としてもよい。
【００１１】
このような構成によれば、コア部の表面から突出し、主体部の内面に当接する複数の突出部によって複数の当接部が構成されており、複数の突出部は、コア部の軸方向及び周方向に互いに離間して設けられているので、複数の当接部を介して主体部からコア部に外力を軸方向及び周方向に分散して伝達することができる。そのため、主体部とコア部の曲げ変形のずれを一層抑制することができる。
【００１２】
また、前記離間部は、前記主体部及び前記コア部の軸方向に沿って連続して形成されており、前記離間部に沿って前記歪計測手段から延びるケーブルが配線されている構成としてもよい。
【００１３】
このような構成によれば、主体部及びコア部の軸方向に沿って連続して形成された離間部に沿って歪計測手段から延びるケーブルが配線されているので、センサ内部から歪計測手段のケーブルを容易に引き出すことができる。
【００１４】
また、前記主体部は、前記コア部よりも接着性の低い難接着性樹脂部品で形成されており、前記コア部は、前記主体部よりも接着性の高い樹脂部品で形成されており、前記歪計測手段は、前記コア部の表面に接着されている構成とするのが好ましい。
【００１５】
このような構成によれば、例えば、主体部に難接着性樹脂部品を用いた場合でも、歪計測手段は、主体部よりも接着性の高い樹脂部品で形成されたコア部の表面に接着されているので、歪計測手段の剥離・脱落を抑制することができる。また、主体部として、例えば人体の骨と略同等の荷重特性を有する難接着性樹脂部品であるポリアセタール（polyacetal）等を用いることができるので、ダミー人形用歪計測センサの測定精度や測定限界を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、歪計測手段の剥離・脱落を抑制して、計測性能の向上を図ることが可能なダミー人形用歪計測センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】（ａ）はダミー人形の正面図、（ｂ）はダミー人形の脚部を模式的に示した断面図である。
【図２】（ａ）はダミー人形用歪計測センサの図１（ａ）に示すＩＩａ−ＩＩａ矢視断面図、（ｂ）は（ａ）に示すｂ−ｂ矢視断面図、（ｃ）は（ａ）に示すｃ−ｃ矢視断面図、（ｄ）は（ａ）に示すｄ−ｄ矢視断面図、である。
【図３】ダミー人形用歪計測センサの分解図である。
【図４】比較例に係るダミー人形用歪計測センサの模式図であり、（ａ）は曲げ変形時の曲率の差異の説明図、（ｂ）は曲げ変形時の軸方向変位の差異の説明図、である。
【図５】（ａ）は第１の変形例に係るダミー人形用歪計測センサの断面図、（ｂ）は第２の変形例に係るダミー人形用歪計測センサの断面図、である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。本実施形態では、本発明に係るダミー人形用歪計測センサをダミー人形の脚部に適用した場合を例にとって説明する。
【００１９】
図１（ａ）に示すように、ダミー人形Ｄは、人体を模した人形であり、歩行者保護試験や衝突試験のデータを測定するのに用いられる。例えば、歩行者保護試験において、ダミー人形Ｄの脚部Ｌに自動車（図示せず）を衝突させると、脚部Ｌは大きな衝撃を受けて大変形する場合がある。ダミー人形Ｄの脚部Ｌには、衝撃を受けた際に生じるひずみを計測するためのダミー人形用歪計測センサ１（以下、単に「歪計測センサ１」という。）が設置されている。なお、図示は省略するが、ダミー人形Ｄの頭部、胴部、腕部等にもひずみや加速度を計測するセンサが設置されている。
【００２０】
図１（ｂ）に模式的に示すように、ダミー人形Ｄの脚部Ｌは、大腿骨及び脛骨をそれぞれ模した上下２つの歪計測センサ１と、歪計測センサ１の周囲を被覆する表皮部２と、を有している。表皮部２は、人体の皮膚部と肉部を模したものである。また、上下の２つの歪計測センサ１の端部同士を屈曲可能に連結することで膝部３が形成されている。
【００２１】
図２、図３に示すように、歪計測センサ１は、中空部１１を有する円筒状の主体部１０と、中空部１１に挿入されるコア部２０と、を組み合わせて長尺の円柱形状に形成されている。また、歪計測センサ１は、主体部１０とコア部２０の軸方向の相対変位を規制する位置決めピン（規制手段）３０と、コア部２０の表面に接着されたひずみゲージ（歪計測手段）４０と、を備えている。歪計測センサ１は、人体の骨に対して乖離の少ないサイズに構成されている。
【００２２】
主体部１０は、円筒形状に形成された樹脂製部品である。主体部１０は、例えば人体の骨と略同等の荷重特性を再現可能なポリアセタール（polyacetal）等の難接着性樹脂材料で構成されている。主体部１０は、長手方向に貫通形成された中空部１１と、主体部１０の一端部１０ａ及び他端部１０ｂの外周に嵌装された一対のカラー１２と、を備えている。
【００２３】
中空部１１は、コア部２０が挿入配置される断面視円形状の空間であり、主体部１０の軸方向に沿って貫通形成されている。中空部１１は、軸方向の両端側に形成された大径部１１ａ、１１ｂと、大径部１１ａ、１１ｂの間に形成された小径部１１ｃと、を有している。
【００２４】
カラー１２は、薄肉に形成された金属製の円筒状部材であり、主体部１０の一端部１０ａ及び他端部１０ｂを補強している。
【００２５】
コア部２０は、円柱形状に形成された樹脂製部品である。コア部２０は、主体部１０を構成する難接着性樹脂材料よりも接着性の高い樹脂材料で構成されている。コア部２０としては、例えばＰＶＣ（polyvinyl chloride，ポリ塩化ビニル）等の汎用樹脂材料を用いることができる。コア部２０は、長尺に形成された細径部２１と、細径部２１の一端側に一体に設けられた太径部２２と、細径部２１の他端側に別体に設けられたキャップ部２３と、を主に備えている。
【００２６】
細径部２１は、中空部１１の小径部１１ｃに配置される部材である。細径部２１の外径（直径）は、小径部１１ｃの内径よりも小さい。細径部２１は、径方向外側に向かって突出する複数の突出部２４を有している。複数の突出部２４は、細径部２１の軸方向及び周方向に互いに離間して設けられている。突出部２４の配置は特に限定されるものではないが、例えば本実施形態では、突出部２４は、細径部２１を４等分するように軸方向の３箇所（２箇所のみ図示）に設けられており、かつ、各箇所において周方向に９０度間隔で４つ突設されている（図２（ｂ）参照）。
【００２７】
突出部２４は、細径部２１の径方向から見て長方形状に形成されている。また、突出部２４の頂面は、径方向外側に凸となる円弧状に形成されている。これにより、コア部２０を中空部１１に挿入するときの抵抗が軽減される。細径部２１を小径部１１ｃ内に配置した状態で、突出部２４の頂面は、小径部１１ｃの内面に当接する。これにより、主体部１０とコア部２０との間に複数の当接部２５が構成される。当接部２５は、主体部１０の曲げ変形をコア部２０に伝達する機能を有する。
【００２８】
また、突出部２４によって、細径部２１が主体部１０と同心に保持された状態となる。このとき、突出部２４以外のコア部２０の表面は、小径部１１ｃの内面から離間している。これにより、主体部１０とコア部２０との間に離間部２６が構成される。複数の突出部２４が互いに離間しているので、離間部２６は、主体部１０及びコア部２０の軸方向及び周方向に連続（連通）した状態となる。
【００２９】
主に図３に示すように、離間部２６を構成する細径部２１の表面（突出部２４以外の部分）には、歪計測手段であるひずみゲージ４０が接着されている。ひずみゲージ４０は、細径部２１の軸方向の複数個所に設けられており、かつ、各箇所において周方向に９０度間隔で４つ設置されている（図２（ｃ）参照）。一つのひずみゲージ４０から２本のケーブル４１が延出している。ケーブル４１は、離間部２６に沿って配線され、後記するキャップ部２３を通って主体部１０の他端部１０ｂから引き出されている。ひずみゲージ４０は、コア部２０の変形に追従して伸縮することによって電気抵抗が変化する。ケーブル４１に一定電圧で通電される電流値を計測することでコア部２０の歪を計測し、この計測値を主体部１０を含めた歪計測センサ１全体の歪（すなわち大腿骨又は脛骨の歪）に換算することで、大腿骨又は脛骨にかかる衝撃や曲げモーメントを算出する。
【００３０】
太径部２２は、主体部１０の一端側１０ａに形成された大径部１１ａに嵌め込まれる部位であり、大径部１１ａと略同径に形成されている。
【００３１】
主に図２（ｄ）に示すように、歪計測センサ１の一端側（図２、図３の左側）には、カラー１２と主体部１０と太径部２２とを直径方向に貫通する２つの貫通孔１３，１４が形成されている。２つの貫通孔１３，１４は、９０度の角度差で交差している。一方の貫通孔１３には、規制手段である位置決めピン３０が圧入されている。この位置決めピン３０によって、主体部１０とコア部２０の軸方向及び回転方向の相対変位が規制される。位置決めピン３０の先端は他方の貫通孔１４まで達していない。他方の貫通孔１４は、他の歪計測センサ１等を連結する際に連結ピン（図示省略）を挿入するための孔である。他方の貫通孔１４は、一方の貫通孔１３よりも小径に形成されている。なお、位置決めピン３０は、歪計測センサ１の両端部に設けてもよい。
【００３２】
図２、図３に示すように、キャップ部２３は、主体部１０の他端側１０ｂに形成された大径部１１ｂに嵌め込まれる部材であり、大径部１１ｂと略同径に形成されている。キャップ部２３は、底面（細径部２１側の面）に、細径部２１の他端部を嵌め込むための凹部２３ａを有している。また、キャップ部２３は、底面と外周面とに開口する切り欠き部２３ｂを有している。
【００３３】
図２に示すように、歪計測センサ１の他端側（図２の右側）には、カラー１２と主体部１０とキャップ部２３とを貫通する貫通孔１６と、カラー１２と主体部１０を貫通しキャップ部２３の切り欠き部２３ｂに連通する連通孔１７と、が形成されている。貫通孔１６は、他の歪計測センサ１等を連結する際に連結ピン（図示省略）を挿入するための孔である。連通孔１７は、ひずみゲージ４０のケーブル４１を引き出すための孔である。
【００３４】
歪計測センサ１は、基本的に以上のように構成されるものであり、次に、歪計測センサ１の作用効果について、図４に示す比較例を参照しながら説明する。
【００３５】
図４に示すように、比較例に係る歪計測センサ１００は、当接部２５及び位置決めピン３０（共に図２参照）を有していない点で、本実施形態に係る歪計測センサ１と相違している。すなわち、歪計測センサ１００は、中空部を有する円筒状の主体部１１０と中空部に挿入されたコア部１２０とを有している。ひずみゲージの剥離・脱落を抑制するために、主体部１１０とコア部１２０との間にひずみゲージ及びケーブルを配置しようとすると、主体部１１０とコア部１２０との間にスペース（離間部）を設ける必要がある。
【００３６】
しかし、図４（ａ）に示すように、主体部１１０とコア部１２０との間にスペース（離間部）を設けると、歪計測センサ１００に曲げ荷重が作用した場合、主体部１１０とコア部１２０とが等間隔には沿わないおそれがある。また、図４（ｂ）に示すように、主体部１１０とコア部１２０とが等間隔には沿わないことによってコア部１２０に軸方向の力が作用し、両者が軸方向にずれるおそれがある。そのため、歪計測センサ１００全体としての歪を精度よく計測することが困難になる。
【００３７】
これに対して、本実施形態に係る歪計測センサ１は、図２、図３に示すように、円筒状の主体部１０の中空部１１にコア部２０が挿入され、コア部２０の表面（すなわち歪計測センサ１の内部）にひずみゲージ４０が接着されているので、ひずみゲージ４０を歪計測センサ１の表面に設置した場合に比較して、ひずみゲージ４０の剥離・脱落を抑制することができる。その上、主体部１０の一端部１０ａとコア部２０の一端部とが位置決めピン３０によって固定されているので、主体部１０とコア部２０の軸方向のずれを抑制することができる。
【００３８】
さらに、主体部１０とコア部２０との間には、主体部１０の内面とコア部２０の表面とが当接する複数の当接部２５と、主体部１０の内面とコア部２０の表面とが離間する離間部２６と、が設けられ、ひずみゲージ４０は、離間部２６に配置されている。そのため、離間部２６にひずみゲージ４０を配置して剥離・脱落を抑制しながら、複数の当接部２５によって、主体部１０とコア部２０の曲げ変形のずれを抑制することができる。その結果、ひずみゲージ４０の剥離・脱落を抑制しながら、歪計測センサ１の計測精度を向上することができる。
【００３９】
また、コア部２０は、コア部２０の表面から突出し、主体部１０の内面に当接して当接部２５を構成する複数の突出部２４を有し、複数の突出部２４は、コア部２０の軸方向及び周方向に互いに離間して設けられているので、複数の突出部２４を介して主体部１０からコア部２０に外力を軸方向及び周方向に分散して伝達することができる。そのため、主体部１０とコア部２０の曲げ変形のずれを一層抑制することができる。また、主体部１０の内面に加工を施して突出部を形成するよりも、コア部２０の表面に突出部２４を形成する方が、当接部２５及び離間部２６を容易に形成することができる。
【００４０】
また、離間部２６は、主体部１０及びコア部２０の軸方向に沿って連続して形成されているので、離間部２６を利用して歪計測センサ１の内部からひずみゲージ４０のケーブル４１を容易に引き出すことができる。
【００４１】
また、主体部１０は、コア部２０よりも接着性の低い難接着性樹脂部品で形成されており、コア部２０は、主体部１０よりも接着性の高い樹脂部品で形成されており、ひずみゲージ４０は、コア部２０の表面に接着されているので、例えば歪計測センサ１に大変形が生じた場合でもひずみゲージ４０の剥離・脱落を抑制することができる。また、主体部１０として、例えば人体の骨と略同等の荷重特性を有する難接着性樹脂部品であるポリアセタール（polyacetal）等を用いることができるので、歪計測センサ１の測定精度や測定限界を向上させることができる。
【００４２】
以上、本実施形態に係るダミー人形用歪計測センサ１について、図面を参照して詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００４３】
例えば、図５（ａ）に示すように、主体部１０の中空部１１の内面に凹部１１ｄを形成することで離間部２６を形成し、凹部１１ｄ以外の内面をコア部１０の表面に当接させることで当接部２５を形成してもよい。
【００４４】
また、図５（ｂ）に示すように、主体部１０の中空部１１の内面に凹部１１ｄを形成するとともに、凹部１１ｄに対向するコア部２０の表面にも凹部２０ａを形成してもよい。この場合、離間部２６のスペースが大きくなり、ひずみゲージ４０及びケーブル４１を設置しやすくなる。
【００４５】
また、図示は省略するが、突出部２４を軸方向に連続する突条のように形成してもよい。さらに、前記した凹部１１ｄ、２０ａを軸方向に連続する溝部のように形成してもよい。
【００４６】
また、主体部１０を接着性の高い樹脂部品で構成し、コア部２０を難接着性樹脂部品で構成してもよい。さらに、ひずみゲージ４０を主体部１０の内面に接着してもよい。
【００４７】
また、主体部１０及びコア部２０の材質は、樹脂材料に限定されない。例えば、主体部１０及びコア部２０を金属、木質系材料、セラミック材料などで構成してもよい。
【００４８】
また、規制手段は、位置決めピン３０に限定されるものではない。例えば、コア部２０の太径部２２及びキャップ部２３を、主体部１０の内面に接着、螺合等の他の手段で固定してもよい。また、細径部２１とキャップ部２３とを強固に固定すれば、太径部２２及びキャップ部２３自体が規制手段として機能するので、歪計測センサ１の構造及び製造工程を簡素化することができる。
【００４９】
また、主体部１０は円筒状に限定されず、コア部２０も円柱状に限定されない。例えば、コア部２０の細径部２１を、断面円形状の中空部１１に内接する断面正方形状の角柱形状に形成してもよい。この場合、角柱形状の稜線が当接部を構成する。
【００５０】
また、コア部２０は、突出部２４によってコア部２０を主体部１０と同心（同軸）に配置できれば、太径部２２及びキャップ部２３を細径部２１と同じ太さに形成してもよい。この場合、キャップ部２３を細径部２１と一体化して省略することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１      ダミー人形用歪計測センサ
１０    主体部
１１    中空部
１１ａ，１１ｂ  大径部
１１ｃ  小径部
２０    コア部
２１    細径部
２２    太径部
２３    キャップ部
２４    突出部
２５    当接部
２６    離間部
３０    位置決めピン（規制手段）
４０    ひずみゲージ（歪計測手段）
Ｄ      ダミー人形
【図１】
2016142629.tif 000003
【図２】
2016142629.tif 000004
【図３】
2016142629.tif 000005
【図４】
2016142629.tif 000006
【図５】
2016142629.tif 000007