CN114245865A - 汽车车身部件的碰撞性能评价试验方法以及装置 - Google Patents

汽车车身部件的碰撞性能评价试验方法以及装置 Download PDF

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Abstract

在用于对车身部件的前端部进行支承的支承夹具设置的平移控制兼旋转控制机构具备：一对支承构件、具有车身部件固定用L形板的旋转盒、旋转轴销、压缩销以及连结板，在用于对车身部件的中间部进行支承的支承夹具设置的平移控制机构具有：支承板、滑动引导件、车身部件固定用圆板、平移板以及压缩销，在旋转盒的侧面的圆弧状引导槽和配设于支承板或平移板的直线状引导槽配置有吸能构件，具有以试验速度与旋转盒的L形板碰撞的碰撞冲头，压缩销使吸能构件变形而赋予与其旋转方向相反的扭矩和与其平移方向反向的反作用力。

Description

汽车车身部件的碰撞性能评价试验方法以及装置
技术领域
本发明涉及进行汽车的车身部件的碰撞性能的评价试验的方法以及装置。
背景技术
作为汽车的车身所需的性能之一而存在碰撞性能，从而要求在碰撞时减少车身的损伤并且保护乘坐者。在汽车的开发设计阶段，车身的碰撞性能的评价不可缺少，从而实施基于计算机上的模拟的性能预测。另外，作为确认目标的碰撞性能的实现的方法，汽车制造商会制造试制车以供碰撞试验之用，假设不满足性能的情况下，则需要实施对策，重新制造试制车，并再次实施碰撞试验，从而需要大量的开发成本、开发时间。
因此，以往，为了节约开发成本、开发时间，取代汽车的车身整体的碰撞性能评价试验，而进行车身部件单体的碰撞性能评价试验(以下，也称为“部件碰撞试验”。)，为了通过车身部件单体的试验来评价车身整体的碰撞性能，期望通过控制部件约束状态、载荷负载状态来进行符合实际的车身整体的变形的试验的试验方法。
汽车的车身部件中的特别在偏置(SOL)碰撞时担负保护乘坐者的重要的作用的前柱以及车顶纵梁部件是呈拱形形状结合于前部与中柱部的部件，具有如下功能：将在汽车从前面方向发生了碰撞的情况下前轮胎与前部碰撞由此产生于中柱部的碰撞载荷以尽可能抑制变形的方式向车身后部传递，以此将向车内的侵入抑制为最小限度。此时，前部整体因轮胎的碰撞载荷而被大幅度地压溃，因此，车顶纵梁部件所承受的载荷在碰撞过程中复杂地变化，因此，在车顶纵梁部件的碰撞试验中，需要再现成为对象的部件周围的变形、负载状态。
针对能够再现部件周围的变形、负载状态的部件碰撞试验，过去进行了很多研究、开发。例如，在专利文献1中，提出了汽车的车身部件的碰撞性能评价试验方法以及其所使用的部件碰撞试验机。在该评价试验方法以及试验机中，通过在车身部件的各支承点安装将飞轮与单向离合器组合而成的约束夹具，来模拟车身侧的变形阻力。
另外，在专利文献2中，提出了在部件碰撞试验中能够赋予扭矩的部件支承夹具，在该部件支承夹具中，能够将齿轮齿条方式的齿轮与弹簧组合并利用弹簧的力来约束车身部件的变形，通过使弹簧的强度变化来调整车身部件的约束状态。
专利文献1：国际公开第2011/016499号
专利文献2：日本特开2016-061725号公报
然而，期望汽车部件的碰撞性能在时速数km至时速100km左右的各种速度下实施。因此，部件碰撞试验所使用的夹具被要求能够应对各个速度的构造与强度。另外，部件碰撞试验需要在各种条件下进行多次试验，因此经济上的合理性也被重视。
然而，专利文献1中提出的技术利用飞轮的惯性力对车身部件给予约束力，因此在低速区域的试验中，在能够得到惯性力的所希望的条件下难以进行试验。另外，即使在高速区域，也需要根据速度的变化来调整飞轮的质量，从而存在试验费用高的担忧。
另外，专利文献2中提出的技术利用齿轮齿条与弹簧方式的约束机构获得车身部件的约束力，因此机构复杂，从而在时速超过50km那样的高速区域的试验中，在该机构因冲击载荷而无法动作、最差的情况会导致装置本身破损这些方面存在问题。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提出有效地解决上述那样的试验速度的制约、经济上的合理性的课题的汽车部件的碰撞性能评价试验方法，并提供适于该方法的碰撞性能评价试验装置。
实现上述目的的本发明的汽车车身部件的碰撞性能评价试验方法的特征在于，在进行汽车的车身部件的碰撞性能的评价试验时，分别利用支承夹具对上述车身部件的前端部、中间部以及后端部进行支承，在对上述前端部进行支承的支承夹具设置平移控制兼旋转控制机构，在对上述中间部进行支承的支承夹具设置平移控制机构，上述平移控制兼旋转控制机构具有：一对支承构件，它们具有与碰撞方向平行的两列水平引导槽；旋转盒，其具有在上表面固定上述车身部件的前端部并使碰撞冲头与前表面碰撞的L形板和设置于该L形板的两侧面的侧面板，上述旋转盒被上述支承构件夹持；旋转轴销，其作为上述旋转盒的旋转轴贯通上述旋转盒的上述侧面板及上述两列水平引导槽的一方；第1压缩销，其贯通以上述旋转轴销的中心轴为圆弧的中心设置在上述旋转盒的侧面板的圆弧状引导槽及上述两列水平引导槽的另一方；以及连结板，其将上述旋转轴销和上述第1压缩销连结为能够旋转且能够沿着上述水平引导槽移动，在上述圆弧状引导槽内配置有第1吸能构件，上述平移控制机构具有：支承板，其固定于上述支承夹具；一对滑动引导件，它们设置在该支承板上；圆板，其在其外周端部以能够滑动的方式被上述支承板与上述滑动引导件夹持，并对上述车身部件的中间部进行固定；以及平移板，其在其两端部以能够滑动的方式被上述支承板与上述滑动引导件夹持，并配置为与上述圆板的上部接触，第2压缩销嵌入直线状引导部内，其中，第2压缩销通过在上述支承板与上述平移板中的一方朝向另一方突出设置，上述直线状引导部形成于上述支承板与上述平移板中的另一方并沿上述平移板能够滑动的方向延伸，并且上述直线状引导部在内部配置有第2吸能构件，使碰撞冲头以试验速度与上述旋转盒的L形板的上述前表面碰撞，并且通过上述平移控制兼旋转控制机构的上述旋转轴销和上述第1压缩销的沿着上述两列水平引导槽的水平移动、与上述第1压缩销压缩上述第1吸能构件的反作用力，来控制上述车身部件的前端部的平移移动与旋转，通过第2压缩销压缩上述第2吸能构件的反作用力，来控制上述车身部件的中间部的平移移动。
另外，实现上述目的的本发明的汽车车身部件的碰撞性能评价试验装置是进行汽车的车身部件的碰撞性能的评价试验的装置，其特征在于，具备：支承夹具，上述支承夹具用于对上述车身部件的前端部、中间部以及后端部分别进行支承；平移控制兼旋转控制机构，上述平移控制兼旋转控制机构设置于用于对上述前端部进行支承的支承夹具；平移控制机构，上述平移控制机构设置于用于对上述中间部进行支承的支承夹具；以及碰撞冲头，上述碰撞冲头以试验速度与上述平移控制兼旋转控制机构所具有的L形板的前表面碰撞，上述平移控制兼旋转控制机构具有：一对支承构件，它们具有与碰撞方向平行的两列水平引导槽；旋转盒，其具有在上表面固定上述车身部件的前端部并使上述碰撞冲头与上述前表面碰撞的上述L形板和设置于该L形板的两侧面的侧面板，上述旋转盒被上述支承构件夹持；旋转轴销，其作为上述旋转盒的旋转轴贯通上述旋转盒的上述侧面板及上述两列水平引导槽的一方；第1压缩销，其贯通以上述旋转轴销的中心轴为圆弧的中心设置在上述旋转盒的上述侧面板的圆弧状引导槽及上述两列水平引导槽的另一方；以及连结板，其用于将上述旋转轴销和上述第1压缩销连结为能够旋转且能够沿着上述水平引导槽移动，在上述圆弧状引导槽内配置有第1吸能构件，上述平移控制机构具有：支承板，其固定于上述支承夹具；一对滑动引导件，它们设置在该支承板上；圆板，其在其外周端部以能够滑动的方式被上述支承板与上述滑动引导件夹持，并用于对上述车身部件的中间部进行固定；以及平移板，其在其两端部以能够滑动的方式被上述支承板与上述滑动引导件夹持，并配置为与上述圆板的上部接触，第2压缩销嵌入直线状引导部内，其中，上述第2压缩销通过在上述支承板与上述平移板中的一方朝向另一方突出设置，上述直线状引导部形成于上述支承板与上述平移板中的另一方并沿上述平移板能够滑动的方向延伸，并且上述直线状引导部在内部配置有第2吸能构件，上述汽车车身部件的碰撞性能评价试验装置构成为：设置于上述平移控制兼旋转控制机构的上述第1压缩销通过旋转盒绕上述旋转轴的旋转而使上述第1吸能构件变形，从而将与该旋转方向相反的扭矩赋予上述旋转盒，设置于上述平移控制机构的上述第2压缩销通过上述平移板的平移而使上述第2吸能构件变形，从而将与该平移方向反向的反作用力赋予上述平移板。
本发明的汽车车身部件的碰撞性能评价试验方法在进行汽车的车身部件的碰撞性能的评价试验时，分别利用支承夹具对上述车身部件的前端部、中间部以及后端部进行支承，在对上述前端部进行支承的支承夹具设置平移控制兼旋转控制机构，在对上述中间部进行支承的支承夹具设置平移控制机构，上述平移控制兼旋转控制机构具有：一对支承构件，它们具有与碰撞方向平行的两列水平引导槽；旋转盒，其具有在上表面固定上述车身部件的前端部并使碰撞冲头与前表面碰撞的L形板和设置于该L形板的两侧面的侧面板，上述旋转盒被上述支承构件夹持；旋转轴销，其作为上述旋转盒的旋转轴贯通上述旋转盒的上述侧面板及上述两列水平引导槽的一方；第1压缩销，其贯通以上述旋转轴销的中心轴为圆弧的中心设置在上述旋转盒的侧面板的圆弧状引导槽及上述两列水平引导槽的另一方；以及连结板，其将上述旋转轴销和上述第1压缩销连结为能够旋转且能够沿着上述水平引导槽移动，在上述圆弧状引导槽内配置有第1吸能构件，上述平移控制机构具有：支承板，其固定于上述支承夹具；一对滑动引导件，它们设置在该支承板上；圆板，其在其外周端部以能够滑动的方式被上述支承板与上述滑动引导件夹持，并对上述车身部件的中间部进行固定；以及平移板，其在其两端部以能够滑动的方式被上述支承板与上述滑动引导件夹持，并配置为与上述圆板的上部接触，第2压缩销嵌入直线状引导部内，其中，上述第2压缩销通过在上述支承板与上述平移板中的一方朝向另一方突出设置，上述直线状引导部形成于上述支承板与上述平移板中的另一方并沿上述平移板能够滑动的方向延伸，并且上述直线状引导部在内部配置有第2吸能构件，使碰撞冲头以试验速度与上述旋转盒的L形板的上述前表面碰撞，并且通过上述平移控制兼旋转控制机构的上述旋转轴销和上述第1压缩销的沿着上述两列水平引导槽的水平移动、与上述第1压缩销压缩上述第1吸能构件的反作用力，来控制上述车身部件的前端部的平移移动与旋转，通过第2压缩销压缩上述第2吸能构件的反作用力，来控制上述车身部件的中间部的平移移动。
因此，根据本发明的汽车车身部件的碰撞性能评价试验方法，伴随着使上述碰撞冲头以试验速度与固定了上述车身部件的前端部的旋转盒碰撞，而对由设置了上述平移控制兼旋转控制机构、平移控制机构的支承夹具支承的上述车身部件的部分从该平移控制兼旋转控制机构、平移控制机构给予上述反向的反作用力，来控制该部分的平移、旋转，由此能够良好地再现实际的车身碰撞时的部件约束状态、载荷负载状态，并且实现车身部件单体的碰撞性能评价试验。另外，通过将吸能构件配置于支承夹具的平移控制兼旋转控制机构、平移控制机构的简单且坚固的构造，能够进行时速50km以上的高速区域的试验，另外，吸能构件适用廉价的构件，由此也能够提高试验的经济上的合理性。
另外，本发明的汽车车身部件的碰撞性能评价试验装置具备：支承夹具，其用于对上述车身部件的前端部、中间部以及后端部分别进行支承；平移控制兼旋转控制机构，其设置于用于对上述前端部进行支承的支承夹具；平移控制机构，其设置于用于对上述中间部进行支承的支承夹具；以及碰撞冲头，其以试验速度与上述平移控制兼旋转控制机构所具有的L形板的前表面碰撞，上述平移控制兼旋转控制机构具有：一对支承构件，它们具有与碰撞方向平行的两列水平引导槽；旋转盒，其具有在上表面固定上述车身部件的前端部并使上述碰撞冲头与上述前表面碰撞的上述L形板和设置于该L形板的两侧面的侧面板，上述旋转盒被上述支承构件夹持；旋转轴销，其作为上述旋转盒的旋转轴贯通上述旋转盒的上述侧面板及上述两列水平引导槽的一方；第1压缩销，其贯通以上述旋转轴销的中心轴为圆弧的中心设置在上述旋转盒的上述侧面板的圆弧状引导槽及上述两列水平引导槽的另一方；以及连结板，其用于将上述旋转轴销和上述第1压缩销连结为能够旋转且能够沿着上述水平引导槽移动，在上述圆弧状引导槽内配置有第1吸能构件，上述平移控制机构具有：支承板，其固定于上述支承夹具；一对滑动引导件，它们设置在该支承板上；圆板，其在其外周端部以能够滑动的方式被上述支承板与上述滑动引导件夹持，并用于对上述车身部件的中间部进行固定；以及平移板，其在其两端部以能够滑动的方式被上述支承板与上述滑动引导件夹持，并配置为与上述圆板的上部接触，第2压缩销嵌入直线状引导部内，其中，上述第2压缩销通过在上述支承板与上述平移板中的一方朝向另一方突出设置，上述直线状引导部形成于上述支承板与上述平移板中的另一方并沿上述平移板能够滑动的方向延伸，并且上述直线状引导部在内部配置有第2吸能构件，上述汽车车身部件的碰撞性能评价试验装置构成为：设置于上述平移控制兼旋转控制机构的上述第1压缩销通过旋转盒绕上述旋转轴的旋转而使上述第1吸能构件变形，从而将与该旋转方向相反的扭矩赋予上述旋转盒，设置于上述平移控制机构的上述第2压缩销通过上述平移板的平移而使上述第2吸能构件变形，从而将与该平移方向反向的反作用力赋予上述平移板。
因此，根据本发明的汽车车身部件的碰撞性能评价试验装置，伴随着使上述碰撞冲头以试验速度与固定了上述车身部件的前端部的旋转盒碰撞，而对由设置了上述平移控制兼旋转控制机构、平移控制机构的支承夹具支承的上述车身部件的部分从该平移控制兼旋转控制机构、平移控制机构给予上述反向的反作用力，来控制该部分的平移、旋转，由此能够良好地再现实际的车身碰撞时的部件约束状态、载荷负载状态，并且实现车身部件单体的碰撞性能评价试验。另外，通过将吸能构件配置于支承夹具的平移控制兼旋转控制机构、平移控制机构的简单且坚固的构造，能够进行时速50km以上的高速区域的试验，另外，吸能构件适用廉价的构件，由此也能够提高试验的经济上的合理性。
此外，在本发明的汽车车身部件的碰撞性能评价试验方法以及装置中，优选上述车身部件是汽车前柱和车顶纵梁部件。那是因为，汽车前柱和车顶纵梁部件在部件碰撞试验时显著受到部件约束状态、载荷负载状态的影响。另外，优选上述平移控制兼旋转控制机构和上述平移控制机构再现在实际的车身碰撞中产生的上述车身部件的变形状态。那是因为，能够提高车身部件的碰撞性能评价的精度。
另外，在本发明的汽车车身部件的碰撞性能评价试验方法以及装置中，优选对上述车身部件的中间部和后端部进行支承的支承夹具分别单独地具有载荷测定用的负载传感器，利用这些负载传感器对在基于上述碰撞冲头的上述车身部件的碰撞变形时产生的变形载荷的分布进行测量。那是因为，能够明确在车身部件的碰撞变形时从车身部件施加于车身的其他部分的载荷。另外，优选上述吸能构件是市售的金属制圆管。那是因为，市售的金属制圆管能够廉价地得到，且吸能能力也稳定。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的一个实施方式的汽车车身部件的碰撞性能评价试验方法所使用的本发明的一个实施方式的汽车车身部件的碰撞性能评价试验装置的立体图。
图2是表示上述实施方式的汽车车身部件的碰撞性能评价试验装置中的对作为车身部件的前柱的前端部进行支承的支承夹具的立体图。
图3是表示上述实施方式的平移控制兼旋转控制机构的动作的立体图，图3的(a)是表示碰撞试验前的状态的示意图，图3的(b)是表示碰撞试验后的状态的示意图，图3的(c)是放大示出碰撞试验后的吸能构件的变形的样子的示意图。
图4是表示上述实施方式的汽车车身部件的碰撞性能评价试验装置中的对作为车身部件的中间部的车顶侧梁进行支承的支承夹具的立体图。
图5是表示上述实施方式的平移控制机构的动作的立体图，图5的(a)是表示碰撞试验前的状态的示意图，图5的(b)是表示碰撞试验后的状态的示意图，图5的(c)是放大示出碰撞试验后的吸能构件的变形的样子的示意图。
图6是示意性地表示实施例中所使用的汽车车身部件的碰撞试验的结构的立体图。
图7是表示上述碰撞试验的结果的车身部件的侧视图，图7的(a)表示碰撞试验前的车身部件形状，图7的(b)表示碰撞试验后的车身部件形状。
图8是表示在上述碰撞试验中测定出的设置于车顶纵梁后端部的负载传感器的载荷变化的图表，图8的(a)表示在对车身部件的后端部进行支承的支承夹具设置的负载传感器的载荷变化，图8的(b)表示在对车身部件的中间部进行支承的支承夹具设置的负载传感器的载荷变化。
图9是表示汽车的实车碰撞试验结果的图，图9的(a)是示意性地表示碰撞试验前的车身部件形状的侧视图，图9的(b)是示意性地表示碰撞试验后的车身部件形状的侧视图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式详细地进行说明。此处，图1是示意性地表示本发明的一个实施方式的汽车车身部件的碰撞性能评价试验方法所使用的本发明的一个实施方式的汽车车身部件的碰撞性能评价试验装置的立体图，图2以及图4是表示上述实施方式的汽车车身部件的碰撞性能评价试验装置中的对作为车身部件的前柱的前端部以及作为车身部件的中间部的车顶侧梁分别进行支承的支承夹具的放大立体图。
该实施方式的汽车车身部件的碰撞性能评价试验装置1进行对由作为汽车的车身部件的汽车前柱以及车顶纵梁构成的部件10的正面碰撞性能进行评价的试验，如图1所示，该碰撞性能评价试验装置1具有：前部支承夹具2，其对由前柱以及车顶纵梁构成的部件10的前端部亦即前柱的前端部10a进行支承；车顶侧梁侧支承夹具3，其对作为由前柱以及车顶纵梁构成的部件10的中间部的车顶侧梁10b进行支承；车顶纵梁后端部支承夹具4，其对由前柱以及车顶纵梁构成的部件10的后端部亦即车顶纵梁的后端部10c进行支承；平移控制兼旋转控制机构5，其设置于前部支承夹具2；平移控制机构6，其设置于车顶侧梁侧支承夹具3；以及碰撞冲头7，其朝向平移控制兼旋转控制机构5所具有的L形板5d的前表面以试验速度水平地进行碰撞。
图2是将前部支承夹具2的平移控制兼旋转控制机构5放大并局部切开而示出的立体图。该平移控制兼旋转控制机构5具有：左右一对前部支承构件5a，它们固定于装置的构造体1a，并具有与碰撞方向平行的两列水平引导槽5b；旋转盒5c，其被前部支承构件5a夹持，具有在上表面固定前柱的前端部10a并使碰撞冲头与前表面碰撞的L形板5d以及设置于L形板5d的两侧面的侧面板5e；旋转轴销5f，其作为旋转盒5c的旋转轴贯通旋转盒5c的侧面板5e以及两列水平引导槽5b的一方；第1压缩销5g，其贯通以旋转轴销5f为圆弧的中心设置在旋转盒5c的侧面板5e的圆弧状引导槽5i以及两列水平引导槽5b的另一方；以及连结板5j，其用于将旋转轴销5f以及第1压缩销5g以圆弧状引导槽5i的半径的距离隔开，并将旋转轴销5f以及第1压缩销5g连结为能够各自旋转且能够沿着水平引导槽5b移动，在该实施方式中，在圆弧状引导槽5i的一端与压缩销5g之间的圆弧状引导槽5i内部以自如滑动的方式嵌入有多根作为第1吸能构件的短钢管等圆管状的金属管5h。
图3是示意性地表示平移控制兼旋转控制机构5的动作的立体图。图3的(a)表示碰撞试验前的平移控制兼旋转控制机构5的状态，利用透视图示意性地示出平移控制兼旋转控制机构5的旋转盒5c的L形板5d、旋转轴销5f、压缩销5g以及金属管5h的配置的样子。图3的(b)表示碰撞试验后的平移控制兼旋转控制机构5的状态，旋转轴销5f以及压缩销5g与碰撞方向7a平行地向水平平移方向5k移动，并且旋转盒5c以作为旋转轴的旋转轴销5f为中心朝向旋转方向5l旋转。此时，第1压缩销5g的向旋转方向5l的移动被支承构件5a的水平引导槽5b以及连结板5j约束，因此，如图3的(c)放大示出的那样，圆弧状引导槽5i内的金属管5h(在该例子中为三个)被圆弧状引导槽5i的终端与第1压缩销5g压缩变形。该金属管变形的反作用力给予与旋转盒5c的旋转反向的扭矩。因此，能够控制固定于旋转盒5c的前柱前端部10a的平移移动与旋转。这样，即便是仅针对车身部件的碰撞试验，也能够进行考虑了周边构件的影响的符合实车的试验。
图4是放大表示对作为车身部件的中间部的车顶侧梁10b进行支承的支承夹具3的平移控制机构6的立体图。该平移控制机构6具有：支承板6b，其固定于支承夹具3，在该实施方式中具有平行的两列直线状的垂直引导槽6g；一对滑动引导件6c，它们在支承板6b上设置间隙并对置安装；圆板6a(参照图1)，其在其外周端部以能够滑动的方式被支承板6b与滑动引导件6c的间隙夹持，并对车顶侧梁10b进行固定；平移板6d，其在其两端部以能够滑动的方式被支承板6b与滑动引导件6c的间隙夹持，并配置为与固定用圆板6a的上部接触；以及两根第2压缩销6e，它们在该实施方式中贯通平移板6d，且前端分别贯穿两列垂直引导槽6g，在该实施方式中，在垂直引导槽6g的上端与第2压缩销6e之间的垂直引导槽6g内部以自如滑动的方式嵌入有多根作为第2吸能构件的短钢管等圆管状的金属管6f。另外，在该实施方式中，在支承板6b与构造体1a(未图示)之间经由负载传感器盒8而配置负载传感器8a(未图示)，从而对与支承板6a垂直的方向的载荷进行测定。由此，能够对在与包括碰撞方向7a在内的铅垂面垂直的方向作用的车身部件的变形力进行测定。此外，也可以在平移板6d配置直线状的引导槽6g，使第2压缩销6e设置于支承板6b并嵌入引导槽6g。另外，在该实施方式中，形成两列的直线状垂直引导槽，但可以为一列，也可以为三列以上。另外，配置于引导槽的金属管5h、6f的数量也能够自由地选择。
图5是示意性地表示上述实施方式的平移控制机构6的动作的立体图。图5的(a)表示碰撞试验前的平移控制机构6的状态，利用透视图表示对车顶侧梁10b进行固定的圆板6a、压缩销6e以及金属管6f的配置。图5的(b)是表示碰撞试验后的平移控制机构6的状态的透视图。作为车身部件的中间部的车顶侧梁因碰撞所引起的车身部件的变形而向垂直平移方向6i移动以及稍向水平平移方向6h移动，从而向旋转方向6j旋转。其中，平移板6d以及压缩销6e通过圆板6a向垂直平移方向6i的移动而被向垂直上方推顶。此时，如图5的(c)放大示出的那样，垂直引导槽6g内的金属管6f(在该例子中为三个)被垂直引导槽6g的上端与压缩销6e压缩变形。该金属管变形的反作用力经由平移板作用于固定用圆板6a，而对车身部件给予反作用力。这样，即便是仅针对车身部件的碰撞试验，也能够进行考虑了周边构件的影响的符合实车的试验。
在图1所示的实施方式中，车顶纵梁后端部支承夹具4具有对车顶纵梁后端部10c进行固定的固定板4a。在固定板4a与构造体1a(未图示)之间经由负载传感器盒8而配置负载传感器8a，从而对与固定板表面垂直的方向，换句话说碰撞方向7a的载荷进行测定。
作为吸能构件的金属管是将市售的钢制管切断而成的管，虽需要针对每个试验进行更换，但能够将试验所花费的费用抑制为廉价。
以上，基于图示例进行了说明，但本发明不限定于上述例子，例如在上述实施方式中，作为吸能构件而使用了金属管5h、6f，但也能够除此之外或在此基础上使用其他形状、材质的构件。另外，针对车身部件的中间部支承夹具，也能够通过预先的CAE解析等，在掌握车身部件的变形方向之后，适当地改变平移控制机构的平移方向，或者使用多个中间部支承夹具。另外，针对车身部件，也不限定于由前柱以及车顶纵梁构成的部件，即便是其他车身部件，也能够应用于相对于来自与该车身部件的轴平行且接近的方向的载荷的碰撞试验。
实施例
图6表示本发明的实施例。在该实施例的汽车车身部件的碰撞性能评价试验方法中，模拟汽车的正面碰撞，使用上述汽车车身部件的碰撞性能评价试验装置实施了由汽车前柱以及车顶纵梁构成的部件10的部件碰撞试验。在该试验时，利用前侧支承夹具2对前柱的前端部10a进行支承，利用车顶侧梁侧支承夹具3对车顶侧梁10b进行支承，利用后端部支承夹具4对车顶纵梁后端部10c进行支承，使碰撞冲头7水平且表面垂直地以试验速度与在上表面(水平面)固定有前柱的前端部10a的L形板5d的前表面(垂直面)碰撞，为了对在该碰撞时产生的载荷分布进行测量，而分别利用负载传感器8a对施加于车顶侧梁侧的支承夹具3的侧面载荷以及施加于车顶纵梁后端部支承夹具4的水平载荷进行了测定。另外，如图7的(a)以及图7的(b)所示的那样，对该碰撞前后的由前柱以及车顶纵梁构成的部件10的形状变化进行测定。
在该部件碰撞试验中，模拟实际产生的正面碰撞的状态，前柱前端部10a使用平移控制兼旋转控制机构5约束旋转以及上下左右方向的动作。另一方面，车顶纵梁部在正面碰撞时产生使车身上下方向位移的变形，因此利用平移控制机构6约束旋转及上下方向的动作。预先通过CAE(计算机辅助工程)解析，对在车顶侧梁10b产生的约束力进行预测，并以产生与该约束力同等的反作用力的方式决定钢管6f的板厚以及根数，另外，对在前柱前端部10a产生的扭矩进行预测，并以产生与该扭矩同等的扭矩的方式决定钢管5h的板厚以及根数。
在本实施例中，在平移控制兼旋转控制机构5的圆弧状引导槽5i各配置三根板厚1.2mm、直径16mm、长度20mm的钢制圆筒管5h，在平移控制机构6的垂直引导槽各配置三根板厚1.2mm、直径16mm、长度20mm的钢制圆筒管6f，合计配置了12根钢管。另外，碰撞冲头模拟在实车的车身碰撞试验中被使用的台车，以此来决定碰撞冲头7的形状以及碰撞的位置。
在本实施例的部件碰撞试验中，使用液压伺服方式的高速变形试验机，使碰撞冲头7以时速40km的速度与平移控制兼旋转控制机构5的旋转盒5c所具有的L形板5d的垂直面碰撞，其结果，如图7的(b)所示，明确车身部件10在比车顶侧梁靠前侧的车顶纵梁产生变形部10d而弯折。
图8是表示本实施例的汽车车身部件的碰撞性能评价试验方法的部件碰撞试验时的载荷的时变(time-variant)的图表，图8的(a)是表示由车顶纵梁的后端支承夹具4的负载传感器8a测定出的碰撞冲头7的碰撞方向7a的传递至车身部件的碰撞载荷的时变的图表，图8的(b)表示伴随着车身部件的变形而在与包括碰撞方向7a在内的铅垂面垂直的方向作用的变形载荷的时变。各个横轴是从碰撞时起的经过时间(s)，纵轴是载荷的大小(kN)。如该图8的(a)以及图8的(b)所示，能够明确基于碰撞后的车身部件的变形的碰撞载荷的时变。
在图9中，作为实车碰撞试验，利用侧视图示意性地示出偏置试验时的车身部件的变形状态。图9的(a)表示碰撞试验前的车身部件(前柱、车顶纵梁)，图9的(b)表示碰撞试验后的车身部件的变形的样子。将图7与图9进行比较，明确车身部件的变形部10d大致产生于相同的部分，从而本发明所涉及的汽车车身部件的碰撞性能评价试验方法以及碰撞性能评价试验装置能够良好地再现在实际的汽车的正面碰撞中产生的变形。
工业上的可利用性
如此，根据本发明的汽车车身部件的碰撞性能评价试验方法以及装置，伴随着使上述碰撞冲头以试验速度与上述车身部件碰撞，而对由设置了上述平移控制兼旋转控制机构、上述平移控制机构的支承夹具支承的上述车身部件的各部从该平移控制兼旋转控制机构、平移控制机构给予上述反向的反作用力、扭矩，来控制该部分的平移、旋转，由此能够良好地再现实际的车身碰撞时的部件约束状态、载荷负载状态，并且实现车身部件单体的碰撞性能评价试验。另外，通过将吸能构件配置于支承夹具的平移控制兼旋转控制机构、平移控制机构的简单且坚固的构造，能够进行时速50km以上的高速区域的试验，另外，吸能构件适用廉价的构件，由此也能够提高试验的经济上的合理性。
附图标记说明
1...碰撞性能试验装置；1a...构造体；10...试验体(由前柱以及车顶纵梁构成的部件)；10a...前柱前端部；10b...车顶侧梁侧中间部；10c...车顶纵梁后端部；10d...变形部；2...前柱前端部支承夹具；3...车顶侧梁侧中间部支承夹具；4...车顶纵梁后端部支承夹具；4a...车顶纵梁后端部固定板；5...平移控制兼旋转控制机构；5a...支承构件；5b...水平引导槽；5c...旋转盒；5d...旋转盒L形板；5e...旋转盒侧面板；5f...旋转轴销；5g...第1压缩销；5h...第1吸能构件(金属管)；5i...圆弧状引导槽；5j...销连结板；5k...水平平移方向；5l...旋转方向；6...平移控制机构；6a...车顶侧梁侧中间部固定用圆板；6b...支承板(滑动基体)；6c...滑动引导件；6d...平移板；6e...第2压缩销；6f...第2吸能构件(金属管)；6g...垂直引导槽；6h...水平平移方向；6i...垂直平移方向；6j...旋转方向；7...碰撞冲头；7a...碰撞方向；8...负载传感器盒；8a...负载传感器。

Claims (10)

1.一种汽车车身部件的碰撞性能评价试验方法，其特征在于，
在进行汽车的车身部件的碰撞性能的评价试验时，分别利用支承夹具对所述车身部件的前端部、中间部以及后端部进行支承，
在对所述前端部进行支承的支承夹具设置平移控制兼旋转控制机构，
在对所述中间部进行支承的支承夹具设置平移控制机构，
所述平移控制兼旋转控制机构具有：一对支承构件，它们具有与碰撞方向平行的两列水平引导槽；旋转盒，其具有在上表面固定所述车身部件的前端部并使碰撞冲头与前表面碰撞的L形板和设置于该L形板的两侧面的侧面板，所述旋转盒被所述支承构件夹持；旋转轴销，其作为所述旋转盒的旋转轴贯通所述旋转盒的所述侧面板及所述两列水平引导槽的一方；第1压缩销，其贯通以所述旋转轴销的中心轴为圆弧的中心设置在所述旋转盒的侧面板的圆弧状引导槽及所述两列水平引导槽的另一方；以及连结板，其将所述旋转轴销和所述第1压缩销连结为能够旋转且能够沿着所述水平引导槽移动，在所述圆弧状引导槽内配置有第1吸能构件，
所述平移控制机构具有：支承板，其固定于所述支承夹具；一对滑动引导件，它们设置在该支承板上；圆板，其在其外周端部以能够滑动的方式被所述支承板与所述滑动引导件夹持，并对所述车身部件的中间部进行固定；以及平移板，其在其两端部以能够滑动的方式被所述支承板与所述滑动引导件夹持，并配置为与所述圆板的上部接触，
第2压缩销嵌入直线状引导部内，其中，所述第2压缩销通过在所述支承板与所述平移板中的一方朝向另一方突出设置，所述直线状引导部形成于所述支承板与所述平移板中的另一方并沿所述平移板能够滑动的方向延伸，并且所述直线状引导部在内部配置有第2吸能构件，
使碰撞冲头以试验速度与所述旋转盒的L形板的所述前表面碰撞，并且通过所述平移控制兼旋转控制机构的所述旋转轴销和所述第1压缩销的沿着所述两列水平引导槽的水平移动、与所述第1压缩销压缩所述第1吸能构件的反作用力，来控制所述车身部件的前端部的平移移动与旋转，
通过第2压缩销压缩所述第2吸能构件的反作用力，来控制所述车身部件的中间部的平移移动。
2.根据权利要求1所述的汽车车身部件的碰撞性能评价试验方法，其特征在于，
所述车身部件是由前柱和车顶纵梁构成的部件。
3.根据权利要求1或2所述的汽车车身部件的碰撞性能评价试验方法，其特征在于，
所述平移控制兼旋转控制机构和所述平移控制机构再现在实际的车身碰撞中产生的所述车身部件的变形状态。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的汽车车身部件的碰撞性能评价试验方法，其特征在于，
对所述车身部件的中间部和后端部进行支承的支承夹具分别单独地具有载荷测定用的负载传感器，
利用各个负载传感器对在基于所述碰撞冲头的所述车身部件的碰撞变形时产生的变形载荷的分布进行测量。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的汽车车身部件的碰撞性能评价试验方法，其特征在于，
所述第1吸能构件或者第2吸能构件使用圆管状的金属管。
6.一种汽车车身部件的碰撞性能评价试验装置，是进行汽车的车身部件的碰撞性能的评价试验的装置，其特征在于，具备：
支承夹具，所述支承夹具用于对所述车身部件的前端部、中间部以及后端部分别进行支承；
平移控制兼旋转控制机构，所述平移控制兼旋转控制机构设置于用于对所述前端部进行支承的支承夹具；
平移控制机构，所述平移控制机构设置于用于对所述中间部进行支承的支承夹具；以及
碰撞冲头，所述碰撞冲头以试验速度与所述平移控制兼旋转控制机构所具有的L形板的前表面碰撞，
所述平移控制兼旋转控制机构具有：一对支承构件，它们具有与碰撞方向平行的两列水平引导槽；旋转盒，其具有在上表面固定所述车身部件的前端部并使所述碰撞冲头与所述前表面碰撞的所述L形板和设置于该L形板的两侧面的侧面板，所述旋转盒被所述支承构件夹持；旋转轴销，其作为所述旋转盒的旋转轴贯通所述旋转盒的所述侧面板及所述两列水平引导槽的一方；第1压缩销，其贯通以所述旋转轴销的中心轴为圆弧的中心设置在所述旋转盒的所述侧面板的圆弧状引导槽及所述两列水平引导槽的另一方；以及连结板，其用于将所述旋转轴销和所述第1压缩销连结为能够旋转且能够沿着所述水平引导槽移动，在所述圆弧状引导槽内配置有第1吸能构件，
所述平移控制机构具有：支承板，其固定于所述支承夹具；一对滑动引导件，它们设置在该支承板上；圆板，其在其外周端部以能够滑动的方式被所述支承板与所述滑动引导件夹持，并用于对所述车身部件的中间部进行固定；以及平移板，其在其两端部以能够滑动的方式被所述支承板与所述滑动引导件夹持，并配置为与所述圆板的上部接触，
第2压缩销嵌入直线状引导部内，其中，所述第2压缩销通过在所述支承板与所述平移板中的一方朝向另一方突出设置，所述直线状引导部形成于所述支承板与所述平移板中的另一方并沿所述平移板能够滑动的方向延伸，并且所述直线状引导部在内部配置有第2吸能构件，
所述汽车车身部件的碰撞性能评价试验装置构成为：
设置于所述平移控制兼旋转控制机构的所述第1压缩销通过旋转盒绕所述旋转轴的旋转而使所述第1吸能构件变形，从而将与该旋转方向相反的扭矩赋予所述旋转盒，
设置于所述平移控制机构的所述第2压缩销通过所述平移板的平移而使所述第2吸能构件变形，从而将与该平移方向反向的反作用力赋予所述平移板。
7.根据权利要求6所述的汽车车身部件的碰撞性能评价试验装置，其特征在于，
所述车身部件是由前柱和车顶纵梁构成的部件。
8.根据权利要求6或7所述的汽车车身部件的碰撞性能评价试验装置，其特征在于，
所述平移控制兼旋转控制机构和所述平移控制机构构成为再现在实际的车身碰撞中产生的所述车身部件的变形状态。
9.根据权利要求6～8中任一项所述的汽车车身部件的碰撞性能评价试验装置，其特征在于，
对所述车身部件的中间部和后端部进行支承的支承夹具分别单独地具有载荷测定用的负载传感器，
利用各个负载传感器对在基于所述碰撞冲头的所述车身部件的碰撞变形时产生的变形载荷的分布进行测量。
10.根据权利要求6～9中任一项所述的汽车车身部件的碰撞性能评价试验装置，其特征在于，
所述第1吸能构件或者第2吸能构件是圆管状的金属管。
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