JP2009204394A - 自動車衝突シミュレータのピッチング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量化を実現するとともに、要求される摺動速度によって上側スレッドを水平加速度に追従する。
【解決手段】下側スレッド２の上方に位置して供試体１を搭載し、後端側が上下回動可能に支持され、前端側が上下摺動可能に支持される上側スレッド４と、自動車衝突時の加速度を加えるアクチュエータ１１とを備え、供試体１に自動車衝突時の加速度とピッチング動作を与えるようにした自動車衝突シミュレータのピッチング装置２１において、下側スレッド２のアクチュエータ１１側の前端部に左右一対の上下ガイドレール２４を設ける一方、上側スレッド４のアクチュエータ１１側の前端部４ａに、幅方向の移動が規制された状態で上下ガイドレール２４と係合するＶローラ５１を設け、Ｖローラ５１及び上下ガイドレール２４を介して、下側スレッド２に上側スレッド４を上下並進摺動可能及び上下回動可能に連結している。
【選択図】図１

Description

本発明は、特に自動車の衝突試験をシミュレーションによって行う自動車衝突シミュレータのピッチング装置に関する。

近年、ダミー人形、エアバッグ等を設置したホワイトボディ、模擬車体等（以下、供試体という）をスレッド（台車）上に載置して取付け、当該スレッドに自動車衝突時の加速度を加えて、実車衝突時の状態に近い状態を供試体に与える自動車衝突シミュレータが提案されている。
このような自動車衝突シミュレータとしては、例えば、特許文献１（特開２００６−１３８７００号公報）に開示されているものがある。

上記特許文献１に開示された自動車衝突シミュレータは、図４及び図５に示すように、供試体１に自動車衝突時の加速度を加えるアクチュエータ１１と、供試体１にピッチング動作を与えるピッチング装置２１とを備えている。アクチュエータ１１は、出没可能なピストン１１ａを有し、該ピストン１１ａが作動して下側スレッド２を水平方向に打ち出すように構成されており、図示しない加速度制御システムにより制御される油圧装置などで駆動されるようになっている。
下側スレッド２は、上下及び左右方向の移動が規制された状態で、前後方向に延在する左右一対の下側ガイドレール３に前後摺動可能に支持されており、該下側ガイドレール３は、ピッチング装置２１に水平に敷設されている。このため、下側スレッド２には、下側ガイドレール３を挟み込むように係合するシュー２２が取付けられている。また、下側スレッド２のアクチュエータ１１側の前端部には、縦フレーム２３が固定して設けられ、該縦フレーム２３の後面には、左右一対の上下ガイドレール２４が取付けられている。上下ガイドレール２４には、前後方向の移動が規制された状態で、上下方向に摺動可能な支持ブラケット２５が嵌装されている。

また、下側スレッド２の上方には、供試体（ホワイトボディ、模擬車体等、ダミー人形１ａ、エアバッグ等を設置した場合も含む）１を搭載した上側スレッド４が配置されており、該上側スレッド４の前端部には、下側スレッド２の支持ブラケット２５とピン２６を介して連結する連結ブラケット２７が取付けられている。したがって、上側スレッド４は、後端側が下側スレッド２に対してピン２６を中心に上下回動可能に支持され、前端部側が支持ブラケット２５により上下ガイドレール２４に対して上下摺動可能に支持されている。しかも、下側スレッド２と上側スレッド４は、ピン２６を介して中心線Ｘ方向が互いに拘束されているため、アクチュエータ１１による中心線Ｘ方向の加圧力Ｆは、下側スレッド２から上側スレッド４に伝達されるとともに、供試体１に伝達されることになる。

さらに、上側スレッド４は、中心線Ｘ方向に対して直交する方向（横方向）にそれぞれ張り出して前後に配置される左右一対の前方支持脚５及び後方支持脚６を備えている。しかも、後方支持脚６は、前方支持脚５よりもさらに外側に張り出して設けられている。
一方、下側ガイドレール３の左右両側には、これと平行な前方昇降レール７及び後方昇降レール８が前後に設けられており、後方昇降レール８は、前方昇降レール７よりも外側となる位置に配置されている。前方昇降レール７には、上側スレッド４の前方支持脚５の先端のシュー５ａが摺動可能に嵌装され、後方昇降レール８には、上側スレッド４の後方支持脚６の先端のシュー６ａが摺動可能に嵌装されている。これらシュー５ａ，６ａは、それぞれ昇降レール７，８を挟み込むように係合し、上下方向及び左右方向の移動が規制された状態で、前方支持脚５及び後方支持脚６が各昇降レール７，８に前後摺動可能に支持されている。

４基の昇降レール７，８は、それぞれレール面を水平に維持するように案内される機構を備えており、左右の前方昇降レール７及び後方昇降レール８には、それぞれ油圧シリンダなどからなる前方鉛直加振機９及び後方鉛直加振機１０が取付けられている。これら鉛直加振機９，１０は、ピッチング装置２１の設置箇所に設けられたピットＰ内に配置されており、図示しないピッチング装置用油圧装置及びピッチング制御装置によって駆動制御され、昇降レール７，８のそれぞれを昇降するように構成されている。また、左右の前方鉛直加振機９は互いに同期して駆動され、左右の前方昇降レール７は同じ高さに設定されている。同様に、左右の後方鉛直加振機１０は互いに同期して駆動され、左右の後方昇降レール８は同じ高さに設定されている。

このように構成された自動車衝突シミュレータのピッチング装置２１は、次のように作動する。先ず、アクチュエータ１１のピストン１１ａの前端を接して配置された停止状態の下側スレッド２に対し、目標加速度（下側スレッド２及び供試体１の前方向としては減速加速度）を与えるべく、図示しない加速度制御システムにより油圧装置が制御され、アクチュエータ１１のピストン１１ａが作動して下側スレッド２を後方に打ち出すことにより、自動車衝突時を模擬（シミュレート）する加速度を供試体１に与える。
それと同時に、図示しないピッチング制御装置とピッチング装置用油圧装置により、各前方鉛直加振機９及び後方鉛直加振機１０が駆動され、所定のプログラムされた上下動作を上側スレッド４に与えると、該上側スレッド４に搭載された供試体１には、自動車衝突時の加速度と共に、当該衝突に伴うピッチング動作が付与されることになる。
なお、ピッチング動作を与えるプログラムは、実車衝突試験で得られたピッチング動作データに基づいて作成されており、車種、衝突条件ごとに実車衝突試験データに基づくプログラムを準備することで、自動車衝突シミュレータにおいて車種、衝突条件に即しているピッチング動作の模擬を加えた非破壊衝突試験が繰返し可能となる。

特開２００６−１３８７００号公報

ところで、図４及び図５に示されるようなピッチング装置２１を備えた従来の自動車衝突シミュレータにあっては、アクチュエータ１１のピストン１１ａを作動させて下側スレッド２を後方に打ち出すことにより、自動車衝突時の水平加速度及びピッチング動作を供試体１に与えているので、供試体１を搭載する上側スレッド４には上下方向の並進運動及び回動運動を可能とする構造が求められている。これら並進運動及び回動運動のそれぞれを可能とする機構を別々に設けた場合、構造が複雑となる上、連結可動部の重量増加は避けられなくなる。また、支持ブラケット２５、ピン２６及び連結ブラケット２７などのように、一般的な直動ガイド機構（リニアガイド）では、その摺動速度の限界が３ｍ／ｓ程度であり、求められる摺動速度７．５ｍ／ｓに届かないので、車種、衝突条件などに応じて加速度を大きくした場合などに、上側スレッド４のピッチング動作が追従できないことが起こる。

本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、供試体を搭載する上側スレッドの上下方向の並進運動及び回動運動を１つの機構で行い、軽量化を実現するとともに、要求される摺動速度によって上側スレッドを水平加速度に追従することが可能な自動車衝突シミュレータのピッチング装置を提供することにある。

上記従来技術の有する課題を解決するために、本発明は、前後方向に延在する下側ガイドレールに前後摺動可能に支持される下側スレッドと、該下側スレッドの上方に位置して供試体を搭載し、後端側が上下回動可能に支持され、かつ前端側が上下摺動可能に支持される上側スレッドと、自動車衝突時の加速度を加えるアクチュエータとを備え、前記アクチュエータのピストンにより前記下側スレッドを前記下側ガイドレールに沿って後方へ打ち出すことで前記下側スレッドを介して前記上側スレッド上の前記供試体に自動車衝突時の加速度を加えるとともに、ピッチング動作を与えるようにした自動車衝突シミュレータのピッチング装置において、前記下側スレッドの前記アクチュエータ側の前端部に左右一対の上下ガイドレールを設ける一方、前記上側スレッドの前記アクチュエータ側の前端部に、幅方向の移動が規制された状態で前記上下ガイドレールと係合するローラを設け、該ローラ及び前記上下ガイドレールを介して、前記下側スレッドに前記上側スレッドを上下並進摺動可能及び上下回動可能に連結している。

本発明において、前記ローラの外周面には、断面Ｖ字形状の周溝が設けられ、前記上下ガイドレールの先端部は、前記ローラの周溝と係合する山形形状に形成されているのが好ましい。
また、本発明において、前記ローラは、自動調芯可能な軸受を介して前記上側スレッドに取付けられているのが好ましい。
さらに、本発明において、前記ローラの上部には、前記ローラと前記上下ガイドレールとの係合部を覆うカバーが設けられているのが好ましい。

上述の如く、本発明に係る自動車衝突シミュレータのピッチング装置は、前後方向に延在する下側ガイドレールに前後摺動可能に支持される下側スレッドと、該下側スレッドの上方に位置して供試体を搭載し、後端側が上下回動可能に支持され、かつ前端側が上下摺動可能に支持される上側スレッドと、自動車衝突時の加速度を加えるアクチュエータとを備え、前記アクチュエータのピストンにより前記下側スレッドを前記下側ガイドレールに沿って後方へ打ち出すことで前記下側スレッドを介して前記上側スレッド上の前記供試体に自動車衝突時の加速度を加えるとともに、ピッチング動作を与えるようにしたものであって、前記下側スレッドの前記アクチュエータ側の前端部に左右一対の上下ガイドレールを設ける一方、前記上側スレッドの前記アクチュエータ側の前端部に、幅方向の移動が規制された状態で前記上下ガイドレールと係合するローラを設け、該ローラ及び前記上下ガイドレールを介して、前記下側スレッドに前記上側スレッドを上下並進摺動可能及び上下回動可能に連結しているので、供試体を搭載する上側スレッドの上下方向の並進運動及び回動運動を１つの機構で実施でき、コスト低減及び軽量化を図ることができる。
しかも、本発明のピッチング装置によれば、アクチュエータによって打ち出された水平の荷重が下側スレッドを介して上側スレッドに伝達された場合、要求される摺動速度によって上側スレッドを水平加速度に追従することができる。したがって、適用車種や衝突条件などに応じて、自動車衝突時のピッチング動作を高精度に再現できる。

また、本発明において、前記ローラの外周面には、断面Ｖ字形状の周溝が設けられ、前記上下ガイドレールの先端部は、前記ローラの周溝と係合する山形形状に形成されているので、より簡単な構造で幅方向の移動を規制しながら、上側スレッドの上下方向の並進運動及び回動運動を円滑に行うことができる。

さらに、本発明において、前記ローラは、自動調芯可能な軸受を介して前記上側スレッドに取付けられているので、上側スレッドが上下方向へ並進摺動及び回動する際に左右幅方向で高さ位置のアンバランスが発生しても、迅速に調整してアンバランスを解消することができる。

そして、本発明において、前記ローラの上部には、前記ローラと前記上下ガイドレールとの係合部を覆うカバーが設けられているので、破砕した窓ガラスの破片や粉塵などが上方からローラと上下ガイドレールとの係合部に入って噛み込むという事態を防止でき、上側スレッドの円滑な上下並進摺動及び上下回動を長期間にわたり維持することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る自動車衝突シミュレータのピッチング装置の概略側面図、図２は、本発明の実施形態に係る下側スレッドの上下ガイドレールと上側スレッドのローラとの係合状態を示す断面図、図３は、本発明の実施形態に係る下側スレッドの上下ガイドレールと上側スレッドのローラとの係合状態を示す平面図である。なお、図４及び図５に示す従来例と同一部位には同一符号を付して説明を省略する。

下側スレッド２は、図１に示すように、前後方向に長く、前後左右の周囲がフレームで囲まれた平面視で略長方形状に形成されており、左右両側が下側ガイドレール３に載置され、前後方向に沿って摺動可能に支持されている。しかも、下側スレッド２のアクチュエータ１１側の前端部には、図１に示すように、縦フレーム２３が起立して設けられており、該縦フレーム２３の後面には、図２及び図３に示すように、上下方向へ沿って延在する左右一対の上下ガイドレール（Ｖローラレール）２４が幅方向に間隔を開けてそれぞれ取付けられている。これら上下ガイドレール２４の先端部２４ａは、後述するＶローラの周溝と係合する平面視で山形形状（矢印形状）に形成されている。そして、上下ガイドレール２４の前後中間部分には、上側スレッド４の前端部４ａの内側に取付けたカムフォロア４１を収納配置する凹溝２４ｂが上下方向に沿って設けられており、カムフォロア４１は、凹溝２４ｂに対して隙間を持たせて遊嵌されている。

また、本発明の実施形態に係る上側スレッド４のアクチュエータ１１側の前端部４ａ寄りには、図１〜図３に示すように、幅方向の移動が規制された状態で左右一対の上下ガイドレール２４の先端部２４ａと係合する左右一対のＶローラ５１が幅方向に間隔を開けて取付けられている。上側スレッド４の前端部４ａは、Ｖローラ５１及び上下ガイドレール２４を介して、下側スレッド２に上下並進摺動可能及び上下回動可能に連結されている。
Ｖローラ５１は、比較的大径のローラを用いて形成されており、外周面には、断面Ｖ字形状の周溝５１ａが設けられている。このため、Ｖローラ５１の周溝５１ａと上下ガイドレール２４の先端部２４ａとは、対応する角度の傾斜面に形成され、互いに当接した状態で係合しており、Ｖローラ５１は、上下ガイドレール２４上を回転しながら線接触で上下方向に摺動するように構成されている。

一方、上側スレッド４の前端部４ａ寄りの左右両側には、幅方向へ延在する軸部５２がそれぞれ取付けられている。そして、Ｖローラ５１の内部には、自動調芯可能な軸受（自動調芯コロ軸受）５３が内蔵されており、Ｖローラ５１は、当該軸受５３を介して軸部５２に回転可能に支持されている。

さらに、Ｖローラ５１の上部には、図３に示すように、Ｖローラ５１の周溝５１ａと上下ガイドレール２４の先端部２４ａとの係合部を覆うカバー５４が設けられている。このため、カバー５４は、当該係合部の全体を上方から覆うことが可能な大きさで、Ｖローラ５１の周溝５１ａ及び上下ガイドレール２４の先端部２４ａと対応する傾斜角度の平面視でＶ字形状に形成されている。

このように構成された本発明の実施形態に係る自動車衝突シミュレータのピッチング装置２１は、次のように作動する。
前述したと同様に、下側ガイドレール３上に載置された停止状態の下側スレッド２に対し、目標加速度を与えるべく、アクチュエータ１１のピストン１１ａが作動して下側スレッド２を後方に打ち出すことにより、自動車衝突時を模擬（シミュレート）する加速度を供試体１に与える。それと同時に、各前方鉛直加振機９及び後方鉛直加振機１０が駆動され、所定のプログラムされた上下動作を上側スレッド４に与えると、該上側スレッド４に搭載された供試体１には、自動車衝突時の加速度と共に、当該衝突に伴うピッチング動作が付与されることになる。
この際、図１に示すように、アクチュエータ１１による下側スレッド２への加圧力Ｆが上側スレッド４の前端部４ａに伝達されると、前方へ向かう反対向きの慣性力によって上側スレッド４の前端部４ａ側の軸部５２を中心にして下向きの回転モーメントＭが下側スレッド２に作用する。これに伴い、本実施形態のピッチング装置２１においては、上側スレッド４の前端部４ａがＶローラ５１を介して上下ガイドレール２４上を上下方向（図１中の矢印Ｕ及びＤ方向）へ沿って円滑かつ迅速に並進摺動するとともに、左右両側のアンバランスを軸受５３により自動調芯しながら、軸部５２を中心にして上下方向に回動することになる。そして、目標とする自動車衝突時の水平加速度とピッチング動作が供試体１に付与された後、下側ガイドレール３上を摺動する下側スレッド２に所定の制動力が加えられ、停止することになる。

以上、本発明の実施形態のピッチング装置２１によれば、上側スレッド４の前端部４ａがＶローラ５１及び上下ガイドレール２４を介して下側スレッド２に上下並進摺動可能及び上下回動可能に連結されているため、供試体１を搭載する上側スレッド４の上下方向の並進運動及び回動運動を１つの機構で行うことができ、コストダウン及び軽量化を図ることができる。
しかも、本実施形態のピッチング装置２１によれば、アクチュエータ１１によって打ち出された水平の荷重が下側スレッド２を介して上側スレッド４に伝達された場合、上側スレッド４を水平加速度に対して円滑かつ迅速に追従でき、リニアガイドと比較して高い速度で上側スレッド４を摺動させることができる。したがって、適用車種や衝突条件などに応じて、自動車衝突時のピッチング動作を高精度に再現できる。
また、本実施形態のＶローラ５１の外周面には、断面Ｖ字形状の周溝５１ａが設けられ、上下ガイドレール２４の先端部２４ａは、Ｖローラ５１の周溝５１ａと係合する山形形状に形成されているため、部品点数が少なく、より簡単な構造で幅方向の移動を規制しながら、上側スレッド４の上下方向の並進運動及び回動運動を実現できる。

さらに、本実施形態のＶローラ５１は、自動調芯可能な軸受５３を介して上側スレッド４に取付けられているため、上側スレッド４が上下方向へ並進摺動及び回動する際に左右幅方向で高さ位置のアンバランスが発生しても軸受５３の箇所で自動調芯が行われ、こじれなどを生ずることなく、左右のアンバランスを迅速に解消することができる。
それに加えて、本実施形態のＶローラ５１の上部には、該Ｖローラ５１と上下ガイドレール２４との係合部を覆うカバー５４が設けられているため、自動車衝突シミュレート時の水平加速度やピッチング動作などにより破砕した窓ガラスの破片、粉塵等が上方から落下しても、カバー５４の存在でＶローラ５１と上下ガイドレール２４との係合部に入って噛み込むことが無くなり、上側スレッド４の円滑な上下並進摺動及び上下回動を長期間にわたり維持することが可能となり、耐久性の向上を図ることができる。

以上、本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は既述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。
例えば、既述の実施の形態の上側スレッド４は、Ｖローラ５１を用いて下側スレッド２の上下ガイドレール２４に連結されているが、幅方向の移動を規制することができる構造であれば、他の形状に形成されたローラを用いても良い。

本発明の実施形態に係る自動車衝突シミュレータのピッチング装置を示す概略側面図である。 本発明の実施形態に係る下側スレッドの上下ガイドレールと上側スレッドのローラとの係合状態を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る下側スレッドの上下ガイドレールと上側スレッドのローラとの係合状態を示す平面図である。 アクチュエータで衝突時の加速度を加える従来の自動車衝突シミュレータのピッチング装置を示す斜視図である。 図４に示すピッチング装置の作動説明図である。

符号の説明

１ 供試体
２ 下側スレッド
３ 下側ガイドレール
４ 上側スレッド
４ａ 前端部
１１ アクチュエータ
１１ａ ピストン
２１ ピッチング装置
２４ 上下ガイドレール
２４ａ 先端部
５１ Ｖローラ
５１ａ 周溝
５２ 軸部
５３ 自動調芯可能な軸受
５４ カバー

Claims (4)

1. 前後方向に延在する下側ガイドレールに前後摺動可能に支持される下側スレッドと、該下側スレッドの上方に位置して供試体を搭載し、後端側が上下回動可能に支持され、かつ前端側が上下摺動可能に支持される上側スレッドと、自動車衝突時の加速度を加えるアクチュエータとを備え、前記アクチュエータのピストンにより前記下側スレッドを前記下側ガイドレールに沿って後方へ打ち出すことで前記下側スレッドを介して前記上側スレッド上の前記供試体に自動車衝突時の加速度を加えるとともに、ピッチング動作を与えるようにした自動車衝突シミュレータのピッチング装置において、前記下側スレッドの前記アクチュエータ側の前端部に左右一対の上下ガイドレールを設ける一方、前記上側スレッドの前記アクチュエータ側の前端部に、幅方向の移動が規制された状態で前記上下ガイドレールと係合するローラを設け、該ローラ及び前記上下ガイドレールを介して、前記下側スレッドに前記上側スレッドを上下並進摺動可能及び上下回動可能に連結したことを特徴とする自動車衝突シミュレータのピッチング装置。
2. 前記ローラの外周面には、断面Ｖ字形状の周溝が設けられ、前記上下ガイドレールの先端部は、前記ローラの周溝と係合する山形形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の自動車衝突シミュレータのピッチング装置。
3. 前記ローラは、自動調芯可能な軸受を介して前記上側スレッドに取付けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の自動車衝突シミュレータのピッチング装置。
4. 前記ローラの上部には、前記ローラと前記上下ガイドレールとの係合部を覆うカバーが設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の自動車衝突シミュレータのピッチング装置。

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