JP2010008405A

JP2010008405A - 衝撃試験装置

Info

Publication number: JP2010008405A
Application number: JP2009127440A
Authority: JP
Inventors: Terutsugu Matsubara; 輝次松原; Tadaoki Takii; 忠興瀧井
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2008-05-27
Filing date: 2009-05-27
Publication date: 2010-01-14
Anticipated expiration: 2029-05-27
Also published as: JP5526605B2

Abstract

【課題】簡易な構成により試験体に衝撃加速度を負荷する試験装置を提供する。
【解決手段】試験体ＴＰを油圧シリンダ１０の下端部に固定する。油圧シリンダ１０の上側油室１５を流量調整弁６を介してタンク７に接続し、下側油室１６をアキュムレータ３に接続する。流量調整弁６を閉じた状態で、アキュムレータ３には予め油圧ポンプ４からの圧油を蓄圧する。この状態で、流量調整弁６を開くと、アキュムレータ３からの圧油によりピストン１３が急上昇し、試験体ＴＰに衝撃加速度が作用する。

【選択図】図１

Description

本発明は、試験体に衝撃加速度を負荷する衝撃試験装置に関する。

この種の試験装置として、例えば車両を移動させて衝撃加速度を負荷するようにした装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１記載の装置では、車両を所定の軌道に沿って移動可能な台車上に固定するとともに、この台車を所定の速度で移動して、車両に衝撃加速度を負荷する。

特開２００３−３２９５３８号公報

しかしながら、上記特許文献１記載の装置は大がかりなものであり、装置を構成するために多大なスペースが必要であった。

（１）請求項１の発明による衝撃試験装置は、圧油で駆動されるシリンダロッドを有し、前記シリンダロッドとともに試験体を移動させて衝撃加速度を与える油圧シリンダと、試験開始に伴って前記油圧シリンダに所定容量の駆動圧油を供給する駆動圧供給手段と、前記駆動圧供給手段からの駆動圧油を前記油圧シリンダに供給させる駆動圧油制御手段とを備えることを特徴とする。
（２）請求項２の発明は、請求項１に記載の衝撃試験装置において、前記駆動圧供給手段は、予め前記駆動圧油が蓄圧されたアキュムレータであることを特徴とする。
（３）請求項３の発明は、請求項２に記載の衝撃試験装置において、前記油圧シリンダは、第１の油室と、ピストンを介して前記第１の油室に対向して形成され、前記第１の油室よりも受圧面積が小さい第２の油室と、前記第１の油室と前記第２の油室を連通する連通通路とを有し、前記アキュムレータは、前記第２の油室に連通して設けられ、前記アキュムレータに前記駆動圧油を蓄圧する際、前記連通通路を介して前記アキュムレータの駆動圧油が前記第２の油室から前記第1の油室へ導入され、前記駆動圧油制御手段は、開放位置で前記第1の油室を低圧側に連通する開閉弁であり、衝撃加速度試験は、前記開閉弁により前記第１の油室内の圧油を前記低圧側に導いて開始されるように構成したことを特徴とする。
（４）請求項４の発明は、請求項２または３に記載の衝撃試験装置において、前記アキュムレータに蓄圧される蓄圧油の圧力を調整する蓄圧調整手段がさらに設けられることを特徴とする。
（５）請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の衝撃試験装置において、前記油圧シリンダが停止する際の慣性力で試験体を所定距離移動させながらダンピング減衰させて停止させるダンピング機構をさらに備えることを特徴とする。
（６）請求項６の発明は、請求項５に記載の衝撃試験装置において、前記試験体は前記ダンピング機構を介して前記シリンダロッドに接続され、前記ダンピング機構は、試験終了時に慣性力で前記試験体とともに移動するダンピングロッドと、前記ダンピングロッドが移動する際、前記ダンピングロッドに油圧ダンピング力を与える油圧ダンピング力付与手段とを備えることを特徴とする。
（７）請求項７の発明は、請求項５または６に記載の衝撃試験装置において、前記ダンピング機構で与えられるダンピング減衰は、前記試験体をほぼ等減速度で停止するように設定されていることを特徴とする。
（８）請求項８の発明は、請求項６に記載の衝撃試験装置において、前記油圧ダンピング力付与手段は、前記ダンピングロッドの移動にともなって油を排出する排出側油室と、前記排出側油室から排出される油が導入される導入側油室と、前記排出側油室から前記導入側油室へ油を流入させる流入通路と、前記排出側油室から前記流入通路へ油を排出する油路であって、前記ダンピングロッドの移動に伴って前記油路の有効面積が減少するように配設されたダンピング油路とを備えることを特徴とする。
（９）請求項９の発明は、請求項８に記載の衝撃試験装置において、前記ダンピングロッドの移動に応じた減少割合で前記ダンピング油路の有効通過面積が減少するように、前記ダンピング油路が設けられていることを特徴とする。
（１０）請求項１０の発明は、請求項９に記載の衝撃試験装置において、前記ダンピング油路の有効通過面積は、試験終了時に前記ダンピングロッドが等減速度で停止するよう、ダンピングロッドの位置に対応して減少するように設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、所定容量の駆動圧油により油圧シリンダを駆動して試験体に加速度を与えるようにしたので、簡易な構成により試験体に衝撃加速度を負荷することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る衝撃試験装置の概略構成を示す図。図１の衝撃試験装置による動作特性の一例を示す図。本発明の第２の実施の形態に係る衝撃試験装置のダンピング機構の構成を模式的に示す図。本発明の第３の実施の形態に係る衝撃試験装置のダンピング機構の構成を詳細に示す図。シリンダ（内筒）とシリンダチューブ（外筒）との間の相対回転角度位置を可変とする機構を説明する図。図４のダンピング機構の動作を説明する図。図４のダンピング機構の複数のダンピング油路を示すシリンダの展開図。図４のダンピング機構の動作を説明する図。

−第１の実施の形態−
以下、図１，２を参照して本発明による衝撃試験装置の第１の実施の形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る衝撃試験装置の概略構成を示す図である。この衝撃試験装置では、例えば自動車の衝突時などに発生する大きな加速度（衝撃加速度）により内部の部品やユニットが損傷するか否かを評価する。

図１に示すように試験装置のフレーム１には略鉛直方向に油圧シリンダ１０が取り付けられている。油圧シリンダ１０は、フレーム１の上面に立設された略円筒形状のシリンダチューブ１１と、シリンダチューブ１１の上端面および下端面を貫通してシリンダチュー
ブ１１内に上下動可能に延設されたシリンダロッド(ピストンロッド)１２とを有する。シリンダロッド１２の中央部にはピストン１３が形成され、シリンダチューブ１１の上下端部には、ピストン停止時の衝撃を緩和するためのクッション部１４が設けられている。

シリンダチューブ１１内には、ピストン１３の上方に上側油室１５が形成され、ピストン１３の下方に下側油室１６が形成されている。上側油室１５と下側油室１６とは連通通路２０により連通している。上側油室１５のピストン１３の受圧面積Ａ１は、下側油室１６の受圧面積Ａ２よりも大きく、Ａ２はＡ１の０．７〜０．９倍程度である。

シリンダロッド１２の下端部には、取付フレーム１７が固定され、取付フレーム１７に試験体ＴＰが一体に固定されている。試験体ＴＰは油圧シリンダ１０の駆動により上下方向に移動し、試験体ＴＰに作用する加速度が加速度計２により検出される。

シリンダチューブ１１の下端部には圧油流入部１８が設けられ、下側油室１６は圧油流入部１８を介してアキュムレータ３に連通している。アキュムレータ３は管路Ｌ１を介して油圧ポンプ４に接続され、油圧ポンプ４からの圧油がアキュムレータ３に蓄圧される。アキュムレータ３の容量は、試験時におけるピストン１３の移動量（ピストン１３の有効ストローク）の３０〜４０％に相当する値に設定されている。管路Ｌ１にはリリーフ弁などの圧力設定器５が接続され、圧力設定器５によりアキュムレータ３の蓄圧油の圧力が所定値に設定されている。

シリンダチューブ１１の上端部には圧油流出部１９が設けられ、上側油室１５は圧油流出部１９を介して流量調整弁６に連通している。流量調整弁６は管路Ｌ２を介してタンク７に接続されている。流量調整弁６はコントローラ８からの信号により開閉し、上側油室１５から管路Ｌ２への圧油の流れを許容または禁止する。流量調整弁６の開放時には、上側油室１５からタンク７への戻り油の流れが流量調整弁６により絞られる。

第１の実施の形態の主要な動作を説明する。
衝撃試験を行う場合には、まず、流量調整弁６を閉じた状態で油圧ポンプ４を駆動する。これにより油圧ポンプ４からの圧油がアキュムレータ３に蓄圧される。このとき、連通通路２０を介して圧油が上側油室１５に流入し、上側油室１５と下側油室１６とが同圧になる。ピストン１３の上側油室１５の受圧面積Ａ１は下側油室１６の受圧面積Ａ２よりも大きいため、ピストン１３は圧力差によって最下部まで下降する。

この状態で、例えば試験開始スイッチが操作されると、コントローラ８からの信号により流量調整弁６が開放される。これにより油室１５の圧油がタンク7に流出し，油室１５と１６の圧力差によりシリンダロッド１２が上昇し、上側油室１５の圧油がタンク７に戻される。図２（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ流量調整弁６の開放後の経過時間ｔに対するシリンダロッド１２（ピストン１３）の変位ｄ、移動速度ｖ、および加速度ａの関係を示す図である。流量調整弁６を開放するとアキュムレータ３の蓄圧エネルギーが急激に放出されるため、図２に示すようにアキュムレータ３からの圧油によりシリンダロッド１２の加速度ａが急上昇し、時点ｔ１で加速度ａは最大ａ１となる。

その後、アキュムレータ３の蓄圧油が少なくなるにしたがい加速度ａは減少し、時点ｔ２で蓄圧エネルギーが全て放出されると、加速度ａは０となる。このときシリンダロッド１２の移動量は全移動量の３０〜４０％であり、シリンダロッド１２の移動速度ｖは最大である。時点ｔ２を過ぎると、加速度ａはマイナスになり、シリンダロッド１２は流量調整弁６の絞り作用により減速されながら、慣性力により上昇する。時点ｔ３でマイナスの加速度は最大ａ２となるが、シリンダロッド１２は流量調整弁６の絞りによるダンパー効果によりゆっくりと減速するため、マイナスの加速度の大きさａ２（絶対値）はａ１よりも小さい。

流量調整弁６の開放後、所定時間ｔ４が経過すると、コントローラ８からの信号により流量調整弁６を閉じられる。なお、所定時間ｔ４は、シリンダロッド１２がピストンチューブ１１の上端部に衝突する時間よりも早い時間に設定されている。流量調整弁６を閉じるとマイナスの加速度ａが立ち上がるが、時点ｔ４においては、シリンダロッド１２は既に十分に減速されているため、加速度ａの立ち上がりは小さい。このため、試験体ＴＰに停止時の大きな衝撃が作用することなく、シリンダロッド１２は速やかに停止する。なお、シリンダロッド１２の移動量を検出し、シリンダロッド１２の移動量に応じて流量調整弁６を閉じるようにしてもよい。

以上により試験体ＴＰに衝撃加速度ａ（＝ａ１）を負荷することができ、衝撃加速度ａ１により試験体ＴＰが損傷するか否かを評価することができる。なお、衝撃加速度ａ１を大きくする場合には、圧力設定器５の設定圧を上げてアキュムレータ３に蓄圧される圧油の圧力を大きくする、あるいは取付フレーム７やシリンダロッド１２の質量を軽くすればよい。

本実施の形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）油圧シリンダ１０と一体に試験体ＴＰを設け、流量調整弁６の切換により予めアキュムレータ３に蓄圧された所定容量の蓄圧油を油圧シリンダ１０に供給してシリンダロッド１２を駆動するようにした。これにより短い助走距離で試験体ＴＰを急加速するとともに、比較的短い距離で試験体ＴＰを緩やかに停止することができ、装置を構成するためのスペースをそれほど必要とせずに、簡易な構成により試験体ＴＰに衝撃加速度を負荷することができる。すなわち試験開始直後はアキュムレータ３の蓄圧エネルギーにより試験体ＴＰを急加速することができ、蓄圧エネルギーが全て放出された後は、流量調整弁６の絞り作用により試験体ＴＰをゆっくりと減速することができる。

（２）ピストン１３の移動量の３０〜４０％相当の容量を有するアキュムレータ３を用いて油圧シリンダ１０に駆動圧を供給するので、加速区間に比べて減速区間を長くすることができ、シリンダロッド１２に作用するマイナスの加速度（減速度）の大きさａ２をプラスの加速度の大きさａ１よりも小さくすることができる（図２（ｃ））。このため、減速時に衝撃加速度が発生することを防止でき、試験体ＴＰには加速時のみに衝撃加速度が負荷されるため、良好な衝撃加速度試験を行うことができる。

なお、減速度の最大値を加速度の最大値よりも小さくするためには、アキュムレータ３から供給される圧油による駆動力と、シリンダロッド１２が移動する際の抵抗力とが釣り合う点が、シリンダロッド有効移動量の１／２以下となるように、アキュムレータ３の容量を決定すればよい。

（３）油圧シリンダ１０の上側油室１５の受圧面積Ａ１を下側油室１６の受圧面積Ａ２より大きくするとともに、上側油室１５に連通して流量調整弁６を、下側油室１６に連通してアキュムレータ３をそれぞれ設けるようにした。これによりアキュムレータ３に駆動圧を蓄圧するとシリンダロッド１２が自動的に下がり、その状態で流量調整弁６を開放するだけで試験体ＴＰに衝撃加速度を負荷できるので、構成が簡単である。

（４）圧力設定器５によりアキュムレータ３の蓄圧油の圧力を調整可能としたので、衝撃加速度の大きさを容易に変更できる。

−第２の実施の形態−
図３を参照して本発明による衝撃試験装置の第２の実施の形態について説明する。なお、以下では第１の実施の形態との相違点を主に説明する。第２の実施の形態が第１の実施の形態と異なるのは、油圧シリンダ１０の下端部の形状である。すなわち第１の実施の形態では、油圧シリンダ１０の下端部、すなわちシリンダロッド１２の先端に取付フレーム１７を介して試験体ＴＰを一体に設けたが、第２の実施の形態では、油圧シリンダ１０の下端部、すなわちシリンダロッド１２の先端にダンピング機構３０を介して試験体ＴＰを相対移動可能に設ける。

図３は、第２の実施の形態に係る衝撃試験装置の要部構成を示す図であり、主にシリンダロッド１２の下端部の構成を断面図で示している。なお、図示した以外の構成は図１と同様である。ダンピング機構３０は例えば油圧ダンパによって構成され、シリンダロッド１２の下端部に取り付けられたダンパケース３１と、ダンパケース３１内に上下動可能に挿入されたダンパロッド３２とを有する。

ダンパロッド３２の上下端部は、それぞれダンパケース３１の上下端部を摺動可能に貫通している。シリンダロッド１２の下端部には空洞１２１が設けられ、ダンパロッド３２の上端部はこの空洞１２１内に挿入されている。ダンパロッド３２の下端部には試験体ＴＰが固定され、試験体ＴＰはダンパロッド３２と一体に移動する。ダンパロッド３２の中央部にはピストン３３が設けられ、ピストン３３の上側および下側にそれぞれ油室３４，３５が形成されている。

ダンパロッド３２が貫通するダンパケース３１の上限端部はそれぞれシールされ、油室３４，３５内には油が封入されている。ダンパケース３１の側壁を貫通するようにダンパケース３１には周方向複数箇所に油路３６が形成され、油室３４と油室３５はこの油路３６を介して連通している。油路３６はダンピング機構３０の絞りを構成する。

第２の実施の形態の特徴的な動作を説明する。
初期状態ではダンパロッド３２は重力により下降し、ピストン３３はダンパケース３１内の最下部に位置する。試験開始により、油圧シリンダ１０のピストン１３（図１）にアキュムレータ３からの圧油が作用すると、シリンダロッド１２が上昇し、ダンパケース３１およびダンパロッド３２を介して試験体ＴＰも上昇する。このときダンピング作用はなく、試験体ＴＰには衝撃加速度が作用する。

その後、シリンダロッド１０が減速および停止すると、ダンパロッド３２は慣性力により試験体ＴＰと一体にダンパケース３１内を上方に移動する。このとき、ピストン３３の移動により油路３６を介して油室３４から油室３５へと油が流れるため、試験体ＴＰはこの油の流れによるダンピング作用によりゆっくりと停止する。

このように第２の実施の形態では、油圧シリンダ１０の端部にダンピング機構３０を介して試験体ＴＰを取り付けるようにしたので、ダンピング作用により試験体ＴＰの減速停止時の加速度を低減することができる。また、ダンパロッド３２がダンパケース３１内を相対移動するため、試験体ＴＰの減速停止時のストロークが長くなり、その分、シリンダロッド１２の減速区間（図２（ｃ））を短くすることができる。減速停止時の加速度を低減できるので、高速引張試験機等、高速油圧シリンダを有する試験機等を用いて衝撃加速度試験を行うことも可能である。

−第３の実施の形態−
図４〜図８を参照して第３の実施の形態による衝撃試験装置を説明する。
第３の実施の形態は、第２の実施の形態のダンピング機構のダンピング効果を改良したものである。第１の実施の形態を示す図１および２と第２の実施の形態を示す図３と相違する点を主に説明する。

図４に示すように、第３の実施の形態の衝撃試験装置の油圧ダンピング機構５０は、ダンパケース５１と、ダンパケース内を摺動可能に設けられたダンパロッド５２とを備えて構成されている。ダンパロッド５２の先端には接続フランジ５２ａが設けられ、この接続フランジ５２ａに図１に示した取付フレーム１７が装着される。
なお、試験体によっては、取付フレーム１７を使用することなくダンパロッド５２に直接試験体ＴＰを装着してもよい。

ダンパケース５１は、シリンダロッド１２に螺着されるシリンダロッド接続部（上軸受）５１ａと、シリンダロッド接続部５１ａに一端が螺着されるシリンダ（内筒）５１ｂと、シリンダ（内筒）５１ｂの他端に螺着される下軸受５１ｃと、シリンダ５１ｂの外周を覆うシリンダチューブ（外筒）５１ｄとを有している。

シリンダ５１ｂは円筒形状を呈し、周壁に油路を構成する絞り孔群６０が設けられている。絞り孔群６０は、ダンパロッド５２にダンピング制動を与えるように周壁に穿設された複数の孔である。図５にも示されるように、シリンダ５１ｂが挿入される外筒５１ｄの内周面の断面形状は真円ではなく、一部が凹んだ断面形状とされ、この凹みとシリンダ５１ｂの外周面との間にダンピング通路５４が形成される。

試験終了時の慣性力でシリンダ内をダンパロッド５２が移動する際、図６に示すように、ダンパロッドピストン５２ａの上部側の室５３ａの油は、絞り孔群６０の上部側の孔６０ａからダンピング通路５４を経て、絞り孔群６０の下部側の孔６０ｂからダンパロッドピストン５２ａの下部側の室５３ｂに流入する。

第３の実施の形態のダンピング機構５０は、衝撃加速度が与えられた試験体を等減速度で停止する目的で設けられている。すなわち、慣性力で上方へダンパロッド５２が移動するとき、ダンパロッドピストン５２ａの上部側の室(排出側油室)５３ａの油は、絞り孔群６０の上部側の複数の孔からダンピング通路５４、絞り孔群６０の下部側の複数の孔を経てダンパロッドピストン５２ａの下部側の室(導入側油室)５３ｂに流入する。このような経路で油が流れる場合、上部側室５３ａからダンピング通路５４へ流入する際の絞り孔６０の合計断面積（以下、ダンピング経路面積と呼ぶ）が、ダンパロッド５２の減速度を支配する。第３の実施の形態では、以下で説明するような絞り孔配列を採用して、慣性力でダンパロッド５２が移動を開始してから停止するまで等減速度で減速して停止するようにダンピング経路面積を設定する。

油圧ダンピング機構では、試験体を等減速度で停止するためは、減速時の速度変化に対して一定の油圧抵抗力が得られるようにすればよい。絞りによる油圧抵抗力は、流れる油の流速に比例するので、ダンパロッド５２の速度が大きい領域ではダンピング経路面積を大きくし、ダンパロッド５２の速度が小さくなる領域、すなわち、試験体が停止端に近づくほどダンピング経路面積を低減する。これにより、絞り孔群６０を通過する油の流速をできるだけ一定にし、以って、一定の油圧抵抗力を得ることができる。

このような条件を満たすため、絞り孔群６０を構成する各絞り孔の配列を設計するにあたり、初期のダンピングロッド速度が大きい部分では、上部側室５３ａからダンピング通路５４へ油が流入する際に通過する絞り孔数を多くする。また、初期のダンピングロッド速度が大きい部分では、ダンピングロッド移動方向で絞り孔が有効となるピッチが大きく、終端付近では、ダンピングロッド移動方向で絞り孔が有効となるピッチが小さくなるような不等ピッチとする。たとえば、一定の加速度（減速度）で物体が運動する場合、速度は停止位置からの距離の平方根に比例する。したがって複数の絞り孔の配置は、ダンピングに有効な孔の合計断面積が距離の平方根に比例するように配置すればよい。

以上説明したような試験体を等減速度で停止するための絞り孔群６０の各孔の配列を説明する。図７は、絞り孔群６０の各孔の配置を説明する展開図であり、２５個の絞り孔が５行５列の升目状に配置されている。図7の矢印方向がダンパロッド移動方向である。ダンパロッド５２が慣性力で移動を開始する位置を符号５２Ｓで表し、ダンパロッド５２が停止する位置を符号５２Ｅで表す。開始位置５２Ｓで塞がれている５つの孔は、ダンパロッド５２が移動を開始すると開放される戻り通路である。

ダンパロッド５２が移動を開始する際、すなわち、位置５２Ｓにおけるダンピング経路面積は、符号１〜２５で示す絞り孔の合計の断面積となる。ダンパロッド５２が移動して行くにしたがって、初めは符号１で示す絞り孔がダンパロッドピストン５２ａで塞がれ、次に符号２の絞り孔が塞がれ、次に符号３の絞り孔が塞がれていく。そして、停止位置５２Ｅでは、全ての絞り孔が塞がれて停止する。したがって、ダンピング経路面積は、ダンピングロッドが等減速度で減速するように、ダンパロッド５２の位置に対応して徐々に小さくなる。

なお、第２の実施の形態のダンピング機構３０にも、ダンピング減衰を与える油路３６（図３参照）が設けられているが、ダンパロッド３２を等減速度で停止するものではない。

以上説明したように、第３の実施の形態の油圧ダンピング機構５０では、試験体が所定の等減速度で減速するように、ダンパロッド５２の上方への移動に連動してダンピング経路面積を可変とした。第３の実施の形態の油圧ダンピング機構５０ではさらに、減速度を複数段階で可変に設定することができる。図５を参照して説明する。

図５に示すように、シリンダ５１ｂと外筒５１ｄとの相対回転角は、ハンドル５５によりシリンダ５１ｂに対して外筒５１ｄを回転することにより、変更することができる。図５（ａ）の相対角度位置では、絞り孔群６０（代表して符号６０ａ１〜６０ａ５で示す）の全てがダンピング通路５４に面している。

図５（ａ）では、２５個すべての絞り孔（図５（ａ）では符号６０ａ１〜６０ａ５の５つ絞り孔を代表して示している）がダンピング通路５４と面している。シリンダ５１ｂに対して外筒５１ｄを回転ハンドル５５により半時計回転方向に回転させ、シリンダ５１ｂと外筒５１ｄとの相対回転角度位置を図５（ｂ）に示すようにすると、一部の絞り孔列（図５（ｂ）では符号６０ａ５の絞り孔）はダンピング経路５４と対峙しないようになる。例えば、図７の符号５，１０，１５，２０，２５の５つの絞り孔がダンピングに寄与せず、ダンピングロッド移動開始時のダンピング経路面積も、その後の経路面積も小さくなる。すなわち、減速度が大きくなる。

例えば、図２（ｃ）の符号ＤＣ１のグラフが図５（ａ）で示す場合のシリンダロッド減速度を示し、符号ＡＣ２のグラフが図５（ｂ）で示す場合のシリンダロッド減速度を示す。
外筒５１dをさらに半時計回転方向に回転させれば、さらに大きな減速度を設定することができる。

以上説明した第３の実施の形態による衝撃試験装置では、シリンダロッド１２がストロークエンドで停止して試験体ＴＰへの衝撃加速度の印加が終了すると、慣性力でダンピングロッド５２が上方へ移動を開始する。このとき、ダンピングロッド５２のピストンの上側の圧油排出側油室５３ａの油は、絞り孔群６０の上側の油路６０ａを通過してダンピング通路５４に流れ込み、さらに絞り孔群６０の下側の油路６０ｂを通過して油導入側油室５３ｂに流入する。絞り孔群６０の上側の油路６０ａは、排出側油室５３ａからダンピング通路５４へ油が排出されるダンピング油路であって、ダンピングロッド５２の移動に伴ってダンピングに寄与する有効面積が減少するように配設されている。すなわち、第３の実施の形態では、ダンピング油路６０ａの有効面積を、衝撃加速度試験終了時にダンピングロッド５２が等減速度で停止するよう、ダンピングロッド５２の位置に対応して設定した。

したがって、第３の実施の形態による衝撃試験装置によれば、第２の実施の形態と同様の作用効果を奏するとともに、等減速度で試験体ＴＰを停止することができ、停止時に不所望な衝撃力を試験体ＴＰにあたえるおそれがない。

なお、図４（または図６）に示すように、油路６０ｂをシリンダの下限位置よりもわずかに上方に配置すれば、ダンパロッド５２が最下方位置で停止する際、所定位置まで下がるとダンピング流路５４が導入油室５３ｂと遮断され、その空隙に閉じ込められた油によって油圧クッション効果が得られる。縦形の衝撃試験装置で試験終了時に湿試験体ＴＰが停止した後、自重によって落下してダンパロッド５２が最下端で衝突する可能性がある場合には、上述した油圧クッションが有効である。油路６０ｂが導入油室５３ｂの下端に配置されていると、油圧クッション効果が得られず、ダンパロッド５２が下降すると下限位置５１ａと金属部品同士の衝突が発生して、瞬間的に大きな加速度が試験体ＴＰに作用するおそれがある。

なお、上記実施の形態を以下のように変形して実施することができる。
（１）アキュムレータ３に所定容量（ピストン１３の移動距離の３０〜４０％相当）の駆動圧油を蓄圧して油圧シリンダ１０に供給するようにしたが、駆動圧を供給するための手段はアキュムレータを利用する構成に限らない。

（２）流量調整弁６を開放することにより、アキュムレータ３に蓄圧した圧油をシリンダ１０へ供給するようにしたが、駆動圧油の供給を開始する手段はこれに限らない。例えば、管路Ｌ２には、流量調整弁６に代えて固定絞りを設けるとともに、シリンダ１０の圧油流入部１８とアキュムレータ３との間に開閉弁を設け、開閉弁を開放することによりアキュムレータ３に蓄圧した圧油をシリンダ１０に供給するようにしてもよい。

（３）流量調整弁６は、開放時に所定の絞り効果を与えるようにメータリング性能を有する弁構成としたが、開放位置で十分に大きな通路面積を有する、いわゆる単なる開閉弁とし、弁下流に、所定の絞り効果を与える固定または可変絞りを配置してもよい。
（４）流量調整弁６を単にオンオフ制御せず、開度を経時的に変化させることで、試験体に与える加速度波形を変化させてもよい。

（５）油圧シリンダ１０の上側油室１５（第１の油室）の受圧面積Ａ１を下側油室１６（第２の油室）の受圧面積Ａ２よりも小さくして、試験開始時にピストン１３を最下部に位置させるようにしたが、これらの装置構成も一例に過ぎない。

（６）圧力設定器５によりアキュムレータ３の蓄圧油の圧力を調整可能としたが、蓄圧調整手段はこれに限らない。
（７）油圧ダンパによりダンピング機構３０あるいは５０を構成したが（図３、図４）、他のダンピング機構を介して油圧シリンダ１０の端部に試験体ＴＰを取り付けるようにしてもよい。

（８）第３の実施の形態では、ダンピングロッド５２が等減速度で停止するように、ダンピング油路６０の配置を決定した。しかし、本発明は、ダンピング油路６０の有効面積の減少の程度を、予め定めた減速特性となるようにダンピング油路６０の配置を決定しても良い。換言すると、理想的な等減速度でダンピングロッド５２を停止させるには、絞り孔６０の有効断面積を連続的に変化させる必要があるが、本発明は、理想的な等減速度でダンピングロッド５２を停止する必要はなく、理想的な等減速度を目標値とした設計を行えばよい。したがって、孔６０の径をダンピングロッドの移動方向に対応して変えてもよい。あるいは、孔の形状を円形としたが、楕円、長孔、螺旋孔等々、任意の形状でもよい。

（９）ダンピング機構５０は一例であり、衝撃試験終了時に慣性力で移動する試験体をほぼ等減速度で停止するようなダンピング減衰を与えるものであれば、どのようなものでもよい。例えば、ダンパロッドピストン５２ａの上部油室５３ａを外部管路に接続し、その管路中に、ダンパロッド５２の移動量に応じて開度を小さくすたメータリング特性を持たせ、等減速度のダンピング減衰を与える流量調整弁のようなものを設けて構成することもできる。

以上の通り、本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施の形態の衝撃試験装置に限定されない。

３アキュムレータ
５圧力設定器
６流量調整弁
１０油圧シリンダ
１１シリンダロッド
１２シリンダチューブ
１５上側油室
１６下側油室
３０、５０ダンピング機構
５１ダンパケース
５１ｂシリンダ
５１ｄシリンダチューブ
５４ダンピング通路
６０絞り孔（絞り孔群）

Claims

圧油で駆動されるシリンダロッドを有し、前記シリンダロッドとともに試験体を移動させて衝撃加速度を与える油圧シリンダと、
試験開始に伴って前記油圧シリンダに所定容量の駆動圧油を供給する駆動圧供給手段と、
前記駆動圧供給手段からの駆動圧油を前記油圧シリンダに供給させる駆動圧油制御手段とを備えることを特徴とする衝撃試験装置。
請求項１に記載の衝撃試験装置において、
前記駆動圧供給手段は、予め前記所定容量の駆動圧油が蓄圧されたアキュムレータであることを特徴とする衝撃試験装置。
請求項２に記載の衝撃試験装置において、
前記油圧シリンダは、第１の油室と、ピストンを介して前記第１の油室に対向して形成され、前記第１の油室よりも受圧面積が小さい第２の油室と、前記第１の油室と前記第２の油室を連通する連通通路とを有し、
前記アキュムレータは、前記第２の油室に連通して設けられ、
前記アキュムレータに前記駆動圧油を蓄圧する際、前記連通通路を介して前記アキュムレータの駆動圧油が前記第２の油室から前記第1の油室へ導入され、
前記駆動圧油制御手段は、開放位置で前記第1の油室を低圧側に連通する開閉弁であり、
衝撃加速度試験は、前記開閉弁により前記第１の油室内の圧油を前記低圧側に導いて開始されるように構成したことを特徴とする衝撃試験装置。
請求項２または３に記載の衝撃試験装置において、
前記アキュムレータに蓄圧される蓄圧油の圧力を調整する蓄圧調整手段がさらに設けられることを特徴とする衝撃試験装置。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の衝撃試験装置において、
前記油圧シリンダが停止する際の慣性力で試験体を所定距離移動させながらダンピング減衰させて停止させるダンピング機構をさらに備えることを特徴とする衝撃試験装置。
請求項５に記載の衝撃試験装置において、
前記試験体は前記ダンピング機構を介して前記シリンダロッドに接続され、
前記ダンピング機構は、
試験終了時に慣性力で前記試験体とともに移動するダンピングロッドと、
前記ダンピングロッドが移動する際、前記ダンピングロッドに油圧ダンピング力を与える油圧ダンピング力付与手段とを備えることを特徴とする衝撃試験装置。
請求項５または６に記載の衝撃試験装置において
前記ダンピング機構で与えられるダンピング減衰は、前記試験体をほぼ等減速度で停止するように設定されていることを特徴とする衝撃試験装置。
請求項６に記載の衝撃試験装置において、
前記油圧ダンピング力付与手段は、
前記ダンピングロッドの移動にともなって油を排出する排出側油室と、
前記排出側油室から排出される油が導入される導入側油室と、
前記排出側油室から前記導入側油室へ油を流入させる流入通路と、
前記排出側油室から前記流入通路へ油を排出する油路であって、前記ダンピングロッドの移動に伴って前記油路の有効面積が減少するように配設されたダンピング油路とを備えることを特徴とする衝撃試験装置。
請求項８に記載の衝撃試験装置において、
前記ダンピングロッドの移動に応じた減少割合で前記ダンピング油路の有効通過面積が減少するように、前記ダンピング油路が設けられていることを特徴とする衝撃試験装置。
請求項９に記載の衝撃試験装置において、
前記ダンピング油路の有効通過面積は、試験終了時に前記ダンピングロッドが等減速度で停止するよう、ダンピングロッドの位置に対応して減少するように設けられていることを特徴とする衝撃試験装置。