JP2008175777A - 慣性モーメント同定機能付車両衝突シミュレーション装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の車両衝突試験装置では、重心位置等測定装置が別途必要であるという問題がある。
【解決手段】試験体が搭載されピッチ方向に揺動可能なピッチングテーブル、試験体とピッチングテーブルとの間に介装可能なバネ付ロードセルユニット及びロードセルユニット、ピッチングテーブルに水平方向加速度を加える水平加速度制御・計測装置、ピッチングテーブルをピッチ方向に揺動させるピッチング制御・計測装置、質量と重心位置及びピッチング慣性モーメントを演算すると共に車両の衝突運動を再現するシミュレーション制御装置とを備えた。これにより、試験体の質量や重心位置、慣性モーメント等の測定及び車両衝突試験のシミュレーションができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両、特にホワイトボディの質量、重心及び慣性モーメント等のデータを同定し、同定されたデータを用いて、車両を実際の衝突時の波形で減速させて、破損することなく車両衝突試験を行なう慣性モーメント同定機能付車両衝突シミュレーション装置及び方法に関する。

本願出願人は、車両を破壊することなく、エアーバッグ等の安全装置の衝突試験を正確に再現するものとして、例えば、ガイドレールに沿って移動自在に配置された滑走架台と、滑走架台の上方に配置され実車両を搭載する載置用架台と、滑走架台と載置用架台とを連結し載置用架台を６自由度に駆動する６本の車両姿勢制御用シリンダと、ガイドレールの一端に配置され滑走架台を押出す押出用油圧シリンダ架台駆動装置とを備えた車両衝突試験装置を、特願２００５−３０６７０２号にて提案した。

上述の車両衝突試験装置を用いて、実車両の進行方向加速度とピッチ回転角、上下変位量を車両衝突試験結果から得られた目標波形どおりに正確に制御、再現するためには、この実車両の質量、重心、慣性モーメント等を予め求めておいて、車両衝突試験前に演算処理装置に入力しておく必要がある。

一方、従来、車体の重心位置等測定方法として、小型軽量に形成された装置を使用して四輪車の重心位置及び慣性モーメントを測定し得る車体の重心位置等測定方法を提供すべく、車体のサスペンションをロックしホイールアダプタを各車軸に装着する計測準備工程と、四箇所の各車軸のアダプタ先端部を同一水平面上に配置し基準点との間の距離を計測する第１の計測工程と、各アダプタ先端部にかかる車体の荷重を計測する第２の計測工程と、第１、第２の工程に相前後して車体の対角線を基準軸として車体全体を傾斜させ、該傾斜状態における各アダプタ先端部にかかる車体の荷重及び傾斜角を計測する第３の計測工程と、この各計測工程での測定データより車体の三次元重心位置を算定する重心位置演算工程と、更に、慣性モ−メント演算工程とを備えた車体の重心位置等測定方法が提案されている（例えば、特許文献１）。

また、被測定物を載置する測定台と、ピッチ方向の慣性モーメント計測時に測定台を持ち上げるとともに回転中心を設定し且つピッチ方向の慣性モーメント非計測時に測定台から離間する第１の支持部材と、ロール方向の慣性モーメント計測時に測定台を持ち上げるとともに回転中心を設定し且つロール方向の慣性モーメント非計測時に測定台から離間する第２の支持部材と、を有することを特徴とする慣性モーメント計測装置が提案されている（例えば、特許文献２）。

そして、車両衝突試験を、実車両のものを正確に再現したものとするためには、車両（実車両、或いはホワイトボディ）を特許文献１、２に記載の測定装置に搭載して重心、慣性モーメントを演算した後、特願２００５−３０６７０２号にて提案した車両衝突試験装置に移し替えて衝突試験を行なう必要がある。
この場合、車両衝突試験装置のみならず、特許文献１或いは特許文献２に記載のような重心位置等測定装置或いは慣性モーメント計測装置が必要となり、設備費が高価になるばかりでなく、試験も煩雑になるという問題がある。
また、特許文献１或いは特許文献２に記載の測定装置は複雑な構造となっており、仮に、この測定装置を車両衝突試験装置に搭載して、重心位置或いは慣性モーメントを計測した後、そのまま車両衝突試験を行なう場合、この測定装置は、車両衝突試験時の衝撃に耐えられず破損する可能性が大きい。

なお、通常、試験体は車両のカットモデル（ホワイトボディ）である場合が多く、且つ、ホワイトボディは車両衝突試験場等にて加工、変更されるため、その都度、ホワイトボディを重心位置等測定装置或いは慣性モーメント計測装置のある場所に搬送して計測し直さなければならず、事前準備等に時間が掛かるという問題がある。
また、予め実車両等につき重心位置等測定装置或いは慣性モーメント計測装置にて、質量、重心位置或いは慣性モーメントを計測した後、このデータを流用してホワイトボディのデータを求めようとすると、実車両と異なりタイヤ、サスペンションも無いため、調整に手間取り精度も落ちるという問題がある。

特開平６−２６５４３３号公報 特許第３１４２４４４号公報

本発明は、上記問題点を解決するために提案されたものであって、試験体、特にホワイトボディの質量、重心位置或いは慣性モーメントの計測及び車両衝突試験を一つの装置で行なうことのできる慣性モーメント同定機能付車両衝突シミュレーション装置及び方法を提供することを目的とする。

本発明は上記従来の課題を解決するためになされたもので、特許請求の範囲に記載された各発明は、慣性モーメント同定機能付車両衝突シミュレーション装置及び方法として、それぞれ以下に述べる各手段を採用したものである。

（１）第１の手段の慣性モーメント同定機能付車両衝突シミュレーション装置は、
試験体が搭載されピッチ方向に揺動可能なピッチングテーブルと、
前記試験体と前記ピッチングテーブルとの間に介装可能なバネ付ロードセルユニット及びロードセルユニットと、
前記ピッチングテーブルに水平方向加速度を加える水平加速制御・計測装置と、
前記ピッチングテーブルをピッチ方向に揺動させるピッチング制御・計測装置と、
前記水平加速制御・計測装置及び前記ピッチング制御・計測装置に制御信号を発信するシミュレーション制御装置とを備え、
前記シミュレーション制御装置は、
慣性モーメント同定時には、前記ピッチング制御・計測装置を介して前記ピッチングテーブルを傾斜及びピッチ方向に揺動させて、前記バネ付ロードセルユニット及び前記ロードセルユニットにて計測された荷重計測値に基づき前記試験体の質量、重心位置及びピッチング慣性モーメントを演算し、
車両衝突試験時には、目標波形、前記質量、前記重心位置及び前記ピッチング慣性モーメントに基づき水平方向入力波形及びピッチング入力波形を演算し、前記水平加速制御・計測装置へ前記水平方向入力波形を出力し、前記ピッチング制御・計測装置へ前記ピッチング入力波形を出力するものである
ことを特徴とする。

（２）第２の手段の慣性モーメント同定機能付車両衝突シミュレーション装置は、第１の手段において、
慣性モーメント同定時に前記ピッチングテーブルをピッチ方向に揺動させるための信号は単パルス波形であることを特徴とする。

（３）第３の手段の慣性モーメント同定機能付車両衝突シミュレーション装置は、第１又は２の手段において、
前記ピッチングテーブルは、ガイドレールに沿って移動自在に配置された滑走架台上にピッチング可能に設けられたものであることを特徴とする。

（４）第４の手段の慣性モーメント同定方法は、
ガイドレールに沿って移動自在に配置された滑走架台上にピッチ方向に揺動可能に設けられると共に試験体が搭載されるピッチングテーブルを備えた車両衝突シミュレーション装置を用いて、
前記ピッチングテーブルと前記試験体との間にバネ付ロードセルユニット及び前記ロードセルユニットを挿入し、
前記ピッチングテーブルを水平及び傾斜させて前記バネ付ロードセルユニット及び前記ロードセルユニットにて計測された荷重計測値に基づき前記試験体の質量及び重心位置を演算し、
前記ピッチングテーブルを揺動させて前記バネ付ロードセルユニットにて計測された荷重計測値に基づきピッチング慣性モーメントを演算することを特徴とする。

（５）第５の手段のシミュレーション方法は、
ガイドレールと
前記ガイドレールに沿って移動自在に配置された滑走架台と、
前記滑走架台上にピッチ方向に揺動可能に設けられると共に試験体が搭載されるピッチングテーブルと、
前記試験体と前記ピッチングテーブルとの間に介装可能なバネ付ロードセルユニット及びロードセルユニットと、
前記ピッチングテーブルに水平方向加速度を加える水平加速制御・計測装置と、
前記ピッチングテーブルをピッチ方向に揺動させるピッチング制御・計測装置と、
前記水平加速制御・計測装置及び前記ピッチング制御・計測装置に制御信号を発信するシミュレーション制御装置とを備え、
前記ガイドレール上に前記滑走架台を滑走自在に載置し、
前記ピッチングテーブル上に前記バネ付ロードセルユニット及び前記ロードセルユニットを固定し、
前記バネ付ロードセルユニット及び前記ロードセルユニット上に前記試験体を固定し、
前記ピッチングテーブルを水平にして前記バネ付ロードセルユニット及び前記ロードセルユニットにて計測された荷重計測値に基づき前記試験体の質量を演算し、
前記ピッチングテーブルを傾斜させて前記バネ付ロードセルユニット及び前記ロードセルユニットにより計測された荷重計測値に基づき前記試験体の重心位置を演算し、
前記ピッチングテーブルに単パルス波形の振動を加えピッチ方向に揺動させ前記バネ付ロードセルユニットにて計測された荷重計測値と前記質量と前記重心位置とに基づきピッチング慣性モーメントを演算し、
その後、前記バネ付ロードセルユニット及び前記ロードセルユニットを取り外して、前記試験体を前記ピッチングテーブル上に固定し、
前記試験体が搭載された前記ピッチングテーブル及び前記滑走架台を、前記ガイドレールに沿って滑走させて車両衝突試験を行なうことを特徴とする。

特許請求の範囲に記載の各請求項に係る発明の慣性モーメント同定機能付車両衝突シミュレーション装置及び方法は、上記の各手段を採用しているので、以下の効果を奏する。

ホワイトボディの質量、重心の位置及びピッチング慣性モーメントを計測するための専用の計測装置が不要となり、車両衝突試験を行なうシミュレーション装置を用いて、ピッチングテーブルとホワイトボディとの間にバネ付ロードセルユニット及びロードセルユニットを介装させるだけで質量、重心の位置及びピッチング慣性モーメントを計測、演算することができるので、事前準備等に時間が掛からず、設備費が安価になるばかりでなく、試験も簡素になる。

以下、本発明の実施の形態を図１〜図３に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る慣性モーメント同定機能付車両衝突シミュレーション装置の概要図、図２は、図１におけるバネ付ロードセルユニット及びロードセルユニットの側面図、図３は、図１におけるバネ付ロードセルユニット及びロードセルユニットの他の例の側面図である。

本発明の第１の実施形態に係る慣性モーメント同定機能付車両衝突シミュレーション装置は、図１に図示のように、骨組構造物のピッチングテーブル２上面に、ホワイトボディ１（車室構造だけを切り出した車両構造で、エンジンやタイヤ、サスペンションも無いもの）等の試験体が、多数のボルトで強固に固定されている。
そして、実車両衝突試験と同様の加速度やピッチ角を非破壊に再現すべく、ピッチングテーブル２及びホワイトボディ１等を、水平加速制御・計測装置６で車の後側の方向へ発射しつつ、ピッチング制御・計測装置５でピッチング角や上下変位を与えるようになっている。

ホワイトボディ１（試験体）内には、図示略のダミー人形が座っており、ダミー人形に埋め込まれた多数のセンサー出力を演算して衝突時の傷害度を判定する。
そして、本発明の第１の実施形態に係る慣性モーメント同定機能付車両衝突シミュレーション装置は、この衝突傷害度を低減するシート、シートベルト、エアバッグ等の乗員保護装置が実際の衝突時に有効に作動するように、短期に（安く）開発する為に使用される。

なお、本発明の第１の実施形態に係る慣性モーメント同定機能付車両衝突シミュレーション装置は、本願出願人が出願した特願２００５−３０６７０２号に記載のものと同様に、ガイドレールに沿って移動自在に配置された滑走架台と、滑走架台の上方に配置され車両（ホワイトボディ１）を搭載する載置用架台（ピッチングテーブル２）と、滑走架台と載置用架台（ピッチングテーブル２）とを連結し載置用架台（ピッチングテーブル２）を６自由度に駆動する６本の車両姿勢制御用シリンダと、滑走架台に搭載されると共に遠隔開閉弁を介して６本の車両姿勢制御用シリンダに接続された作動油蓄圧タンクと、滑走架台を制動する制動装置と、滑走架台をガイドレールに沿って移動させる架台駆動装置（水平加速制御・計測装置６）と、入力された運転条件に基づき制動装置、架台駆動装置、遠隔開閉弁を制御する制御装置（シミュレーション制御装置７）とを備えている。

この場合、この６本の車両姿勢制御用シリンダ、遠隔開閉弁、作動油蓄圧タンク及びその他の計測機器が、ピッチング制御・計測装置５に相当する。
また、ピッチングテーブル２は、必ずしも６自由度に駆動する必要はなく、６本の車両姿勢制御用シリンダに替えてピッチングテーブル２の後方、或いは前方にのみに昇降（ピッチング）用油圧シリンダを設け、ピッチングテーブル２をピッチ方向にのみ揺動する（１自由度）ようにしても良い。
このように、ピッチングテーブル２の駆動は、必要に応じて１自由度〜６自由度のものが採用可能である。

架台駆動装置（水平加速制御・計測装置６）は、走行用モータにより回転する駆動プーリーと、従動プーリーと、駆動プーリー及び従動プーリーに掛け回されると共に滑走架台に連結された牽引ワイヤとを備えたものとすることができる。
或いは、架台駆動装置（水平加速制御・計測装置６）は、ガイドレールの一端に配置され滑走架台を押出す押出用油圧シリンダと、押出用油圧シリンダに作動油を供給する油タンク及びポンプユニットとを備えたものとすることができる。

慣性モーメント等を同定するときには、ホワイトボディ１とピッチングテーブル２との間のホワイトボディ１の４隅付近に、２個のバネ付ロードセルユニット３と、２個のロードセルユニット４ａ、４ｂが挿入されるようになっている。
このバネ付ロードセルユニット３は、例えば、図２（ａ）、図３（ａ）に図示のように、上下に位置する上部台座１０及び下部台座１１と、上部台座１０と下部台座１１との間に取付けられたロードセル１２及び圧縮バネ１３とにより構成されている。

ロードセルユニット４ａは、図２（ｂ）に図示のように、上下に位置する上部台座１０及び下部台座１１と、上部台座１０と下部台座１１との間に取付けられたロードセル１２及び圧縮バネ１３と、圧縮バネ１３を効かしたり、殺したり（一定長の剛バネになる）するためのロの字型のロックリング１６と、ロックリング１６の一端を上部台座１０（或いは下部台座１１）に、ロックリング１６が旋回自在に固定するロックリング支持金物１５と、ロックリング１６の他端を下部台座１１（或いは上部台座１０）にロックするロックリング受金物１４とにより構成されている。
或いは、ロードセルユニット４ｂは、図３（ｂ）に図示のように、下部台座１１と、下部台座１１上に取付けられたロードセル１２と、ロードセル１２上に取付けられた円錐台１７とにより構成されている。

シミュレーション制御装置７は、表示器、記憶器、演算器（ＣＰＵ）等を備えており、４個のロードセル１２からの荷重計測値（出力波形データ）を受信し、記憶し、これらの出力波形データの解析等を行なう。解析ソフトにはＦＦＴ（高速フーリェ変換）ソフト一式も含まれている。

次に、本発明の第１の実施形態に係る慣性モーメント同定及び車両衝突シミュレーション工程（手順、演算）につき説明する。
ホワイトボディ１を用いて車両衝突試験を行なう場合、ホワイトボディ１を実車両衝突試験から得られた目標波形どおりの運動（通常、フロア方向の前後加速度、ピッチング角度、上下変位の３自由度）を正確に制御し再現させる為、又事前の性能や機能、精度のチェック・確認の為には、ホワイトボディ１の試験体慣性データが必要となる。
この試験体慣性データとは、次の３つの物理量を指す。
ホワイトボディ１の質量：Ｍ
ホワイトボディ１の重心Ｇの位置（ロードセルユニット４ａ、４ｂから重心Ｇ迄の前方水平距離：Ｌｆ、バネ付ロードセルユニット３から重心Ｇ迄の後方水平距離：Ｌｒ、フロア下面から重心Ｇ迄の高さ：Ｈ）
ホワイトボディ１の重心Ｇ回りのピッチング慣性モーメント：Ｉ
なお、ロードセルユニット４ａ（４ｂ）からバネ付ロードセルユニット３迄のロードセル間距離Ｌは、前方水平距離Ｌｆ＋後方水平距離Ｌｒである。

（１）慣性モーメント同定工程；
先ず、各物理量を、以下の工程（手順、演算）により同定する。
なお、この慣性モーメント同定工程は、図１に図示のものにおいて、ホワイトボディ１、ピッチングテーブル２、バネ付ロードセルユニット３、ロードセルユニット４ａ（４ｂ）、ピッチング制御・計測装置５及びシミュレーション制御装置７を用いて、実線で図示のように実行される。

（１−１）バネ付ロードセルユニット３及びロードセルユニット４ａ、４ｂの取り付け；
ピッチングテーブル２上のホワイトボディ１を支える適当な後側左右の２箇所にバネ付ロードセルユニット３を配置し、前側左右の２箇所にロードセルユニット４ａ（４ｂ）を配置し、必要に応じてボルト等で固定する。
この位置は、上から見て長方形の４隅となる４位置とする。
なお、ロックリング１６付きのロードセルユニット４ａを配置する場合は、ロックリング１６は脱状態にする。
また、バネ付ロードセルユニット３とロードセルユニット４ａ（４ｂ）との水平距離Ｌを計測する（或いは、水平距離Ｌとなるように、バネ付ロードセルユニット３及びロードセルユニット４ａ（４ｂ）を配置する）。

（１−２）ホワイトボディ１のピッチングテーブル２へのセッティング；
水平状態のピッチングテーブル２上のバネ付ロードセルユニット３及びロードセルユニット４ａ（４ｂ）の上にホワイトボディ１を搭載し、必要に応じてボルト等で固定する。
この時、又万一の安全の為に、ホワイトボディ１とピッチングテーブル２とを、図示略のテンションロッド等でガタがある程度に緩く拘束しても良い。

（１−３）ホワイトボディ１及びピッチングテーブル２のセッティング；
ホワイトボディ１が搭載されたピッチングテーブル２を、図示略のガイドレールに載置すると共に、図示略の架台駆動装置近傍の衝突試験開始位置に移動させる。

（１−４）ホワイトボディ１の質量Ｍ、前方水平距離Ｌｆ、後方水平距離Ｌｒの同定；
ピッチングテーブル２を水平状態に静置する。
その後、後側左右２箇所のバネ付ロードセルユニット３の各ロードセル１２により各荷重が計測され、計測された各荷重計測値は、ピッチング制御・計測装置５を経由してシミュレーション制御装置７に送信される。
シミュレーション制御装置７では、これら２つの荷重計測値を合計して後方荷重計測値Ｆｒが演算される。
また、前側左右２箇所のロードセルユニット４ａ（４ｂ）の各ロードセル１２により各荷重が計測され、計測された各荷重計測値は、ピッチング制御・計測装置５を経由してシミュレーション制御装置７に送信される。
シミュレーション制御装置７では、これら２つの荷重計測値を合計して前方荷重計測値Ｆｆが演算される

そして、シミュレーション制御装置７において、ロードセル間距離Ｌ、後方荷重計測値Ｆｒ及び前方荷重計測値Ｆｆに基づき、次式により、質量Ｍ、前方水平距離Ｌｆ及び後方水平距離Ｌｒが演算（同定）される。
Ｍｇ＝（Ｆｆ＋Ｆｒ） （式１）
Ｌｆ＝Ｌ×Ｆｒ／（Ｆｆ＋Ｆｒ） （式２）
Ｌｒ＝Ｌ−Ｌｆ （式３）
但し、ｇは重力加速度（９．８ｍ／ｓ２）である。

（１−５）ホワイトボディ１の重心Ｇの重心高さＨの同定；
質量Ｍ、前方水平距離Ｌｆ、後方水平距離Ｌｒが同定された後、ピッチングテーブル２を任意の傾斜角度θ（約５°〜１０°）で前傾させ、そのまま静置する。
その後、後側左右２箇所のバネ付ロードセルユニット３の各ロードセル１２により各荷重が計測され、計測された各荷重計測値は、ピッチング制御・計測装置５を経由してシミュレーション制御装置７に送信される。
シミュレーション制御装置７では、これら２つの荷重計測値を合計して傾斜時後方荷重計測値Ｆｒｉが演算される。
また、前側左右２箇所のロードセルユニット４ａ（４ｂ）の各ロードセル１２により各荷重が計測され、ピッチング制御・計測装置５を経由してシミュレーション制御装置７に送信される。
シミュレーション制御装置７では、これら２つの荷重を合計して傾斜時前方荷重計測値Ｆｆｉが演算される
なお、ピッチングテーブル２の傾斜角度θは、ピッチング制御・計測装置５により計測される。

そして、シミュレーション制御装置７において、傾斜時後方荷重計測値Ｆｒｉ、傾斜時前方荷重計測値Ｆｆｉ、質量Ｍ、前方水平距離Ｌｆ、後方水平距離Ｌｒ及び傾斜角度θに基づき、次式により、重心高さＨが演算される。
Ｈ＝（Ｌｆ×Ｆｆｉ−Ｌｒ×Ｆｒｉ）／（Ｍｇ×ｓｉｎθ） （式４）
なお、試験、計測上のバラツキ誤差を小さくする為に、傾斜角度θを−１０°〜１０°の可能な範囲で、複数回変えて静置させて求めた複数の重心高さＨの平均値を採用しても良い。

（１−６）ホワイトボディ１の重心Ｇ回りのピッチング慣性モーメントＩの同定；
次に、ピッチングテーブル２を再び水平状態に静置する。
なお、ロックリング１６を有するロードセルユニット４ａの場合は、ロックリング１６を着状態とする。
このようにして、ホワイトボディ１の運動自由度を、ロードセルユニット４ａ（４ｂ）上端回りのピッチング回転１自由度にしておく。

次に、シミュレーション制御装置７からの指令により、ピッチング制御・計測装置５を介して、ピッチングテーブル２を、所定の小ピッチ角度で傾斜させた後、直ちに水平に戻す。
これにより、ピッチングテーブル２に圧縮バネ１３を介して搭載されたホワイトボディ１には、単パルスの加振力が加えられたことになる。
そして、ホワイトボディ１は、ピッチング回転の自由振動を始め、やがて減衰して停止する。
なお、ホワイトボディ１に加える加振力は単パルスとすべきである。
もし、複数パルスを加えた場合、ホワイトボディ１の振動周期と複数パルスの周期とが一致しない場合（その可能性が高く）、自由振動が阻害される可能性が高いからである。

この自由振動中において、後側の左右２個のバネ付ロードセルユニット３のロードセル１２の出力の合計の荷重計測値を時刻歴（波形）として、シミュレーション制御装置７のメモリー等に記録する。
シミュレーション制御装置７において、この波形の中から、最初の単パルス入力に対応する過渡振動の部分や圧縮バネ１３の密着や自由長以上の引張と云った非線形振動部分を外した明らかに線形自由振動部分に対してＦＦＴ（高速フーリェ変換）演算が行なわれる。
この結果、最初のピークとなる点の横座標ωｎ（固有円振動数、単位ｒａｄ／ｓｅｃ）が求まる。

即ち、固有振動数ｆｎ（単位：Ｈｚ）や固有周期Ｔ（単位：ｓｅｃ）との間には次の関係がある。
ωｎ＝２πｆｎ （式５）
Ｔ＝１／ｆｎ （式６）

こうして求められたホワイトボディ１のピッチング自由振動時の固有円振動数ωｎと、式１〜式４にて演算された質量Ｍ、前方水平距離Ｌｆ、後方水平距離Ｌｒ、重心高さＨとに基づき、シミュレーション制御装置７において、次式により、ホワイトボディ１の重心Ｇ回りのピッチング慣性モーメントＩが演算される。
Ｉ＝（Ｋ×Ｌ^２−Ｍｇ×Ｈ）／ωｎ^２−Ｍ×（Ｌｒ^２＋Ｈ^２） （式７）

但し、Ｋは後側の左右２個のバネ付ロードセルユニット３のロードセル１２の総合等価バネ定数である。
なお、総合等価バネ定数Ｋの値は、図２、図３に図示のバネ付ロードセルユニット３の組立品に対する力〜変形曲線から事前に求めておく事ができる。
又、予め質量Ｍ、前方水平距離Ｌｆ、後方水平距離Ｌｒ、重心高さＨ、ピッチング慣性モーメントＩ等の慣性データが既知のホワイトボディ１を使って、ホワイトボディ１の重心Ｇ回りのピッチング慣性モーメントＩの同定を実施し、ホワイトボディ１やピッチングテーブル２の剛性効果やロックリング着状態でのこの剛性効果を反映したものとしての、より現実に近い総合等価バネ定数Ｋを式７から求める事も出来る。

（２）車両衝突試験工程；
次に、車両衝突試験工程につき説明する。
なお、この車両衝突試験工程は、図１に図示のものにおいて、ホワイトボディ１、ピッチングテーブル２、ピッチング制御・計測装置５、水平加速制御・計測装置６及びシミュレーション制御装置７を用いて、点線と実線とで図示のように実行される。

（２−１）バネ付ロードセルユニット３、ロードセルユニット４ａ、４ｂの取り外し；
ピッチングテーブル２とホワイトボディ１との間に配置されていた合計４個のバネ付ロードセルユニット３及びロードセルユニット４ａ（４ｂ）を取り外し、ピッチングテーブル２上にホワイトボディ１を、直に多数のボルトナット等により固定する。
尚、ダミー人形は有っても（ホワイトボディ１内のシートに着座していても）無くても、その状態での総合質量、総合重心位置、総合慣性モーメントが試験・計測可能である。

（２−２）車両衝突試験実施工程；
車両衝突試験の準備が完了したら、シミュレーション制御装置７に入力された目標波形及び上述の慣性モーメント同定工程にて演算された質量Ｍ、重心Ｇ、ピッチング慣性モーメントＩ等に基づき、シミュレーション制御装置７において、ピッチング制御・計測装置５へのピッチング入力波形及び水平加速制御・計測装置６への水平方向入力波形が演算される。

このようにして、シミュレーション制御装置７からの指令に基づき、ピッチング制御・計測装置５又は水平加速制御・計測装置６に、各々ピッチング入力波形又は水平方向入力波形が出力される。
すると、ホワイトボディ１が搭載されたピッチングテーブル２は、図示略のガイドレールに沿って打ち出されて、車両衝突試験が行なわれる。
このとき、傾斜角度及び水平方向加速度の各応答波形値は、上述の慣性モーメント同定工程にて演算された質量Ｍ、重心位置、ピッチング慣性モーメントＩに基づき制御されるので、忠実に車両衝突試験を行なうことが可能となる。

また、ホワイトボディ１の質量Ｍ、重心Ｇの位置（前方水平距離Ｌｆ、後方水平距離Ｌｒ、重心高さＨ）及びピッチング慣性モーメントＩを計測するための専用の計測装置が不要となり、車両衝突試験を行なうシミュレーション装置を用いて、ピッチングテーブル２とホワイトボディ１との間にバネ付ロードセルユニット３及びロードセルユニット４ａ、４ｂを介装させるだけで質量Ｍ、重心Ｇの位置及びピッチング慣性モーメントＩを計測することができる。
そして、計測された質量Ｍ、重心Ｇの位置及びピッチング慣性モーメントＩを用いて、このシミュレーション装置により車両衝突シミュレーションを行なうことができるので、事前準備等に時間が掛からず、設備費が安価になるばかりでなく、試験も簡素になる。
また、ホワイトボディ１を加工、変更した場合でも、速やかに質量Ｍ、重心Ｇの位置及びピッチング慣性モーメントＩの計測及び車両衝突シミュレーションを行なうことができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されず、本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えてよいことはいうまでもない。

本発明の第１の実施形態に係る慣性モーメント同定機能付車両衝突シミュレーション装置の概要である。 図１におけるバネ付ロードセルユニット及びロードセルユニットの側面図である。 図１におけるバネ付ロードセルユニット及びロードセルユニットの他の例の側面図である。

符号の説明

１ ホワイトボディ（試験体）
２ ピッチングテーブル
３ バネ付ロードセルユニット
４ａ、４ｂ ロードセルユニット
５ ピッチング制御・計測装置
６ 水平加速制御・計測装置
７ シミュレーション制御装置
１０ 上部台座
１１ 下部台座
１２ ロードセル
１３ 圧縮バネ
１４ ロックリング受金物
１５ ロックリング支持金物
１６ ロックリング
Ｍ 質量
Ｌｆ 重心の前方水平距離
Ｌｒ 重心の後方水平距離
Ｌ ロードセル間距離
Ｆｒ 後方荷重計測値
Ｆｆ 前方荷重計測値
Ｆｒｉ 傾斜時後方荷重計測値
Ｆｆｉ 傾斜時前方荷重計測値
Ｇ 重心
Ｈ 重心高さ

Claims (5)

1. 試験体が搭載されピッチ方向に揺動可能なピッチングテーブルと、
   前記試験体と前記ピッチングテーブルとの間に介装可能なバネ付ロードセルユニット及びロードセルユニットと、
   前記ピッチングテーブルに水平方向加速度を加える水平加速制御・計測装置と、
   前記ピッチングテーブルをピッチ方向に揺動させるピッチング制御・計測装置と、
   前記水平加速制御・計測装置及び前記ピッチング制御・計測装置に制御信号を発信するシミュレーション制御装置とを備え、
   前記シミュレーション制御装置は、
   慣性モーメント同定時には、前記ピッチング制御・計測装置を介して前記ピッチングテーブルを傾斜及びピッチ方向に揺動させて、前記バネ付ロードセルユニット及び前記ロードセルユニットにて計測された荷重計測値に基づき前記試験体の質量、重心位置及びピッチング慣性モーメントを演算し、
   車両衝突試験時には、目標波形、前記質量、前記重心位置及び前記ピッチング慣性モーメントに基づき水平方向入力波形及びピッチング入力波形を演算し、前記水平加速制御・計測装置へ前記水平方向入力波形を出力し、前記ピッチング制御・計測装置へ前記ピッチング入力波形を出力するものである
   ことを特徴とする慣性モーメント同定機能付車両衝突シミュレーション装置。
2. 慣性モーメント同定時に前記ピッチングテーブルをピッチ方向に揺動させるための信号は単パルス波形であることを特徴とする請求項１に記載の慣性モーメント同定機能付車両衝突シミュレーション装置。
3. 前記ピッチングテーブルは、ガイドレールに沿って移動自在に配置された滑走架台上にピッチング可能に設けられたものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の慣性モーメント同定機能付車両衝突シミュレーション装置。
4. ガイドレールに沿って移動自在に配置された滑走架台上にピッチ方向に揺動可能に設けられると共に試験体が搭載されるピッチングテーブルを備えた車両衝突シミュレーション装置を用いて、
   前記ピッチングテーブルと前記試験体との間にバネ付ロードセルユニット及び前記ロードセルユニットを挿入し、
   前記ピッチングテーブルを水平及び傾斜させて前記バネ付ロードセルユニット及び前記ロードセルユニットにて計測された荷重計測値に基づき前記試験体の質量及び重心位置を演算し、
   前記ピッチングテーブルを揺動させて前記バネ付ロードセルユニットにて計測された荷重計測値に基づきピッチング慣性モーメントを演算することを特徴とする慣性モーメント同定方法。
5. ガイドレールと
   前記ガイドレールに沿って移動自在に配置された滑走架台と、
   前記滑走架台上にピッチ方向に揺動可能に設けられると共に試験体が搭載されるピッチングテーブルと、
   前記試験体と前記ピッチングテーブルとの間に介装可能なバネ付ロードセルユニット及びロードセルユニットと、
   前記ピッチングテーブルに水平方向加速度を加える水平加速制御・計測装置と、
   前記ピッチングテーブルをピッチ方向に揺動させるピッチング制御・計測装置と、
   前記水平加速制御・計測装置及び前記ピッチング制御・計測装置に制御信号を発信するシミュレーション制御装置とを備え、
   前記ガイドレール上に前記滑走架台を滑走自在に載置し、
   前記ピッチングテーブル上に前記バネ付ロードセルユニット及び前記ロードセルユニットを固定し、
   前記バネ付ロードセルユニット及び前記ロードセルユニット上に前記試験体を固定し、
   前記ピッチングテーブルを水平にして前記バネ付ロードセルユニット及び前記ロードセルユニットにて計測された荷重計測値に基づき前記試験体の質量を演算し、
   前記ピッチングテーブルを傾斜させて前記バネ付ロードセルユニット及び前記ロードセルユニットにより計測された荷重計測値に基づき前記試験体の重心位置を演算し、
   前記ピッチングテーブルに単パルス波形の振動を加えピッチ方向に揺動させ前記バネ付ロードセルユニットにて計測された荷重計測値と前記質量と前記重心位置とに基づきピッチング慣性モーメントを演算し、
   その後、前記バネ付ロードセルユニット及び前記ロードセルユニットを取り外して、前記試験体を前記ピッチングテーブル上に固定し、
   前記試験体が搭載された前記ピッチングテーブル及び前記滑走架台を、前記ガイドレールに沿って滑走させて車両衝突試験を行なうことを特徴とするシミュレーション方法。

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