JP2010190586A - 衝突試験用台車のウエイト積載方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ウエイトの積載、及びウエイト重量の変更による衝突試験用台車の重心高さ位置の変化を抑制できるウエイト積載方法を提供する。
【解決手段】フレームを備え、フレームに被試験体を搭載し、フレームの加力点に押出し力または牽引力を受けて加速される衝突試験用台車のウエイト積載方法であって、フレームは第１のウエイトの本体部を上下に挿通可能なウエイト取付け開口と、第１のウエイトを取り付ける取付け座を備えたものとし、第１のウエイトをその重心が取付け座より下方に位置するようにその本体部をウエイト取付け開口に挿通させてそのフランジ部を取付け座に取付け、第２のウエイトをその重心が取付け座より上方に位置するように第１のウエイトの上部に積載することを特徴とする衝突試験用台車のウエイト積載方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、衝突試験などに用いられる衝突試験用台車のウエイト積載方法に関し、さらに詳しくはウエイトの積載による衝突試験用台車の重心高さ位置の変化を低減できるウエイト積載方法に関する。

従来、衝突試験などに用いられる衝突試験用台車（以下、単に「台車」という）は、台車と搭載する被試験体との重量の合計を実車に合わせたり、衝突させられる装置の条件に合わせたりするために、ウエイトを積載し、調整することが行われている。

例えば、特開平１１−６４１５５号公報（特許文献１）には、図３に示すように、被試験体２を搭載した台車１がレール３上を牽引装置４に牽引されて加速され、所定の速度に達した後牽引装置４から解除され、オイルバッファ装置５に衝突させられ、被試験体２について測定する設備において、オイルバッファ装置５の規定重量に台車１と被試験体２の重量の和を合せるために台車１に調整用ウエイト６を積載することが示されている。

しかしながら、上記文献においては、調整用ウエイト６は単に台車１上に積載することしか示されていない。
従来一般に、台車１に積載する調整用ウエイト６は、厚さの異なる鋼板からなり、それらを積み上げることで重量調整をしていた。したがって、重量調整に際し、また別の被試験体に交換して積載する場合に、調整用ウエイト６の重量を増すときは、さらに積み上げを行なうか、より嵩高の調整用ウエイト６に交換することになる。その逆に重量を減じる場合も同様である。したがって、台車１のウエイト積載位置１ａにおける調整用ウエイト６の重心高さが大きく変化し、よって、被試験体２、調整用ウエイト６も含めた台車１全体の重心Ｇの高さｈｇも変化する。

図３に示すように、走行台車１を加速するに際し、牽引力Ｆ１を加える場合は、また、押出し力Ｆ２を与える場合も同様に、加力点の高さｈｆが上記の走行台車１全体の重心Ｇの高さｈｇと大きく食い違うと、走行台車１に前のめり、あるいは仰け反り方向のモーメント（ピッチングモーメント）が働く問題が生じる。特に、図３に示すレール３上の走行でなく、自由度の高い路面上の走行の場合は問題がさらに顕著となる。
したがって、従来のように台車のフレーム上に単に重量を合わせただけのウエイトを積み上げる方法をとった場合、ウエイトの重量の増減によって台車に外乱としてのピッチングモーメントが加えられるケースが生じ、その場合は衝突試験用台車の牽引時、押出し時の挙動が実物の挙動と異なってしまい、測定の正確さに悪影響を与える恐れがあった。

特開平１１−６４１５５号公報（第２〜４頁、図１、９）

本発明は、上記の問題に着目し、ウエイトの積載、及びウエイト重量の変更による衝突試験用台車の重心高さ位置の変化を抑制できるウエイト積載方法を提供することを課題とする。

本発明は、上記の課題を解決するためになされ、下記の（１）〜（３）の手段を提供するものであり、以下、特許請求の範囲に記載の順に説明する。

（１）その第１の手段として、フレームを備え、同フレームに被試験体を搭載し、同フレームの加力点に押出し力または牽引力を受けて加速される衝突試験用台車のウエイト積載方法であって、前記フレームは第１のウエイトの本体部を上下に挿通可能なウエイト取付け開口と、前記第１のウエイトを取り付ける取付け座を備えたものとし、前記第１のウエイトをその重心が前記取付け座より下方に位置するようにその本体部を前記ウエイト取付け開口に挿通させてそのフランジ部を前記取付け座に取付け、第２のウエイトをその重心が前記取付け座より上方に位置するように前記第１のウエイトの上部に積載することを特徴とする衝突試験用台車のウエイト積載方法を提供する。

（２）第２の手段として、第１の手段の衝突試験用台車のウエイト積載方法において、前記第１のウエイトと第２のウエイトを合わせた重量が所要のウエイト重量となり、前記第１のウエイトと第２のウエイトを合わせた重心の高さが予め設定した所定の範囲の高さと合致するように、前記第１、第２のウエイトを選択して積載することを特徴とする衝突試験用台車のウエイト積載方法を提供する。

（３）第３の手段として、第２の手段の衝突試験用台車のウエイト積載方法において、前記第１のウエイトと第２のウエイトを合わせた重心の高さが、前記の予め設定した所定の範囲の高さに代えて、前記加力点の高さと合致するように、前記第１、第２のウエイトを選択して積載することを特徴とする衝突試験用台車のウエイト積載方法を提供する。

（１）特許請求の範囲に記載の請求項１の発明によれば、衝突試験用台車のウエイト積載方法を上記第１の手段のように構成したので、第１、第２のウエイトの組み合わせによってその重心の高さ位置を、ウエイト重量の増減に関わらず台車フレームの取付け座の高さ位置の近傍に位置させることが可能であり、ウエイトの積載、及びウエイト重量の変更によるウエイトと衝突試験用台車を合わせた重心高さ位置の変化を低減できる。

（２）特許請求の範囲に記載の請求項２の発明によれば、衝突試験用台車のウエイト積載方法を上記第２の手段のように構成したので、請求項１の発明の効果に加え、第１のウエイトと第２のウエイトを選択すること、第１のウエイトの重量と第２のウエイトの重量の合計を所要のウエイト重量とするとともに、所要の重量のウエイトを積載し、また増減させる場合も、第１のウエイト、第２のウエイトをそれぞれの重量、重心位置、取り付け高さ位置（第１のウエイトのフランジ部の厚さで規定される）で選択して、積載する第１のウエイトと第２のウエイトを合わせた重心の高さが、予め設定した所定の範囲の高さと合致するようにするので、実質的にピッチングモーメントの問題を生じない範囲にウエイト全体の重心を位置させることができ、ウエイト重量に関わらず加力点における牽引力ないし押出し力によるピッチンモーメントの発生による問題を防止できる。

（３）特許請求の範囲に記載の請求項３の発明によれば、衝突試験用台車のウエイト積載方法を上記第３の手段のように構成したので、請求項２の発明の効果に加え、積載する第１のウエイトと第２のウエイトを合わせた重心の高さが、加力点の高さと合致するようにするので、ウエイト重量に関わらず加力点における牽引力ないし押出し力によるピッチンモーメントの発生による問題を、より的確に防止できる。

本発明の一実施例に係る衝突試験用台車のウエイト積載方法を説明するため衝突試験用台車等の模式的な説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）中Ａ−Ａ矢視図である。 本実施例の衝突試験用台車のウエイト積載方法におけるウエイトの重心高さ位置の説明図である。 従来の衝突試験装置において走行台車上に調整用ウエイトを積載した例の説明図である。

本発明を実施するための形態として、以下に図１、図２に基づいて一実施例を説明する。

図１に基づき、本発明の一実施例１に係る衝突試験用台車とそのウエイト積載方法を説明する。
図１に示されるように、本実施例の衝突試験用台車（以下、単に「台車」という。）１１は、そのフレーム１１ａの前端に被試験体１２を取り付けて搭載し、後方から図示しない押出し装置で押出し力Ｆ２を受けて加速され、図示しない衝突対象に衝突させられ、被試験体１２の状態を測定するものである。

台車１１のフレーム１１ａには走行車輪１３が備えられ路面３０上を走行するように構成されるとともに、上下に開口するウエイト取付け開口１４が設けられ、その周囲の取付け座１５上にウエイト１６が載置されボルト等で固定されて台車１に積載される。
本実施例で用いられるウエイト１６は、取付け座１５にフランジ部１７ａを載置し、本体１８ａを下方に配向してウエイト取付け開口１４に挿通して積載される第１ウエイト１６ａと、第１ウエイト１６ａのフランジ部１７ａ上にフランジ部１７ｂを載置し上方に本体１８ｂを配向して積載される第２ウエイト１６ｂとからなり、各フランジ部１７ａ、１７ｂは取付け座１５にボルト１９で固定される。

本実施例のウエイト１６は、上記のように第１ウエイト１６ａと第２ウエイト１６ｂとから構成し、重心位置を取付け座１５より下方に位置させた第１ウエイト１６ａを積載したことによって、台車フレーム１１ａ上に順次ウエイトを積み上げる従来のウエイト積載方法では不可能であった、ウエイト１６と台車１１を合わせた全体の重心位置の変化を抑制できるウエイト積載方法が可能となった。

すなわち、ウエイト１６全体の重心Ｇｏは、第１ウエイト１６ａの重心Ｇａと第２ウエイト１６ｂの重心Ｇｂが合成されたものとなる。したがって、台車フレーム１１ａ上の取付け座１５に下方に凸に配向して積載した第１ウエイト１６ａの重心Ｇａは取付け座１５より下方に位置し、第２ウエイト１６ｂを第１ウエイト１６ａの上に載置すると、その重心Ｇｂが取付け座１５より上方に位置し、ウエイト１６全体の重心Ｇｏはその間の中間位置に位置する。

したがって、第１、第２ウエイトの組み合わせによってその重心Ｇｏを、ウエイト重量Ｗｏの増減に関わらず、台車フレーム１１ａの取付け座１５の高さ位置の近傍の予め設定した所定の範囲の高さに位置させることが可能であり、ウエイト１６の積載、及びウエイト重量Ｗｏ変更によるウエイト１６と台車１１を合わせた重心高さ位置の変化を低減できる。
また、第１ウエイト１６ａをその本体部１８ａを下向きにウエイト取付け開口１４に挿通させて積載した後、第２ウエイト１６ｂをその上に載置して取り付けるので、安定性がよく、作業性においても優れる。

第１ウエイト１６ａの重量をＷａ、第２ウエイト１６ｂの重量をＷｂとすると、所要のウエイト１６全体の重量Ｗｏは、Ｗａ＋Ｗｂである。
ウエイト重量を所要の重量に増加させるとき、図３の従来例のように台車１のフレーム上にウエイト６を積み上げて行くものでは、ウエイト６全体の重心の高さがそれにつれて増加してしまう上記の問題があったが、本実施例によれば、第１ウエイト１６ａと第２ウエイト１６ｂの組合せで、所要のウエイト重量Ｗｏが得られ、且つウエイト１６全体の重心Ｇｏの高さを好ましい予め設定した所定の範囲の高さ位置に、また、特に好ましい位置に設定することができる。

すなわち、図１に示すように、台車１１を加速する押出し力Ｆ２の加力点２０の高さｈｆは、種々の被試験体１２を取り付けた場合に、被試験体１２と台車１１を合わせた重心の高さｈｇ（図３参照）との差が、実質的に上記のピッチングモーメント等の問題を生じない範囲に設定されているから、ウエイト１６全体の重心Ｇｏの高さｈｏを、加力点２０の高さｈｆに合致させることが特に好ましく、本実施例ではそのようなウエイト１６の載置方法が可能である。
つまり、台車１１のウエイト積載方法において、第１ウエイト１６ａと第のウエイト１６ｂを合わせた重量Ｗｏが所要のウエイト重量となり、第１ウエイトと第２ウエイトを合わせた重心Ｇｏの高さｈｏが、加力点２０の高さｈｆと合致するように、第１ウエイト１６ａ、第２ウエイト１６ｂをそれぞれの重量、重心位置、取り付け高さ位置（第１ウエイト１６ａのフランジ部１７ａの厚さｔａで規定される）で選択して積載する。それにより、ウエイト重量Ｗｏに関わらず加力点２０における押出し力Ｆ２によるピッチンモーメントの発生による問題を防止できる。

台車１１の機上で、上記高さｈｏと、高さｈｆを合致させるということは、図１に示すように、第１ウエイト１６ａの取付け座１５の高さ位置ｈｚとウエイト１６全体の重心Ｇｏの高さ位置ｈｏの距離ｄｏと、取付け座１５の高さ位置ｈｚと加力点２０の高さ位置ｈｆの距離ｄｆとを合致させればよい。

さらに、図２に示すように、
第１ウエイト１６ａが本体部１８ａを下方に向けて取付け座１５に載置されたときの上面（第１、２ウエイトの合せ面）からその重心Ｇａまでの距離をｄａ、
第１ウエイト１６ａの取付け座１５上に位置するフランジ部１７ａの厚さをｔａ、
第２ウエイト１６ｂが本体部１８ｂを上方に向けて第１ウエイト１６ａ上に載置されたときの下面（第１、２ウエイトの合せ面）からその重心Ｇｂまでの距離をｄｂとすると、
下記の関係がある。

Ｗｏ×ｄｏ＋Ｗａ×（ｄａ−ｔａ）＝Ｗｂ×（ｄｂ＋ｔａ）・・・・・・・・・（１）
Ｗｏ＝Ｗａ＋ｗｂ
したがって、取付け座１５の高さ位置ｈｚとウエイト１６全体の重心Ｇｏの高さ位置ｈｏの距離ｄｏは、以下のように求められる。
ｄｏ＝｛Ｗｂ×（ｄｂ＋ｔａ）−Ｗａ×（ｄａ−ｔａ）｝／（Ｗａ＋Ｗｂ）・・（２）

ここで、Ｗａ、ｄａ、ｔａは、第１ウエイトにつき既知の値であり、Ｗｂ、ｄｂは、第２ウエイトにつき既知の値であるから、第１、第２ウエイトを選択することにより、ｄｏの値は具体的に決まる。
したがって、好ましい値を有する（特に、好ましいｄｏの値が得られる）第１、第２ウエイトの組合せを予め準備しておくことができる。

このｄｏの値が、台車１１において既知の値である取付け座１５の高さ位置ｈｚと加力点２０の高さ位置ｈｆの距離ｄｆの値に合致する、または実質的に加力時のピッチングモーメントの問題が生じない予め設定した所定の範囲の値に収まるように、第１、第２ウエイト１６ａ、ｂを選択することで、台車１１上に積載するウエイト１６の重量を変更しても台車１１とウエイト１６を合わせた重心高さを変化させず、または少なくとも実質的に変化させずに台車１１上にウエイト１６を積載することができる。

その結果、本実施例のウエイト積載方法によれば、ウエイトの積載、及びウエイト重量の変更による衝突試験用台車の重心高さ位置の変化を抑制できる。

なお、本実施例のウエイト積載方法においては、台車１１のフレーム１１ａ（取付け座１５）に、上記第１ウエイト１６ａを本体部１８ａを下方に配向して、第１ウエイト１６ａの重心Ｇａが取付け座１５より下方に位置するように積載することが必須であるが、第２ウエイト１６ｂは第１ウエイト１６ａの上部に、その重心Ｇｂが取付け座１５より上方に位置するように積載すればよく、実施例で示した態様に限らず、フランジ部１７ｂを有さず本体部１８ｂのみを有する態様、すなわち板状のものでもよく、上記（１）、（２）の式の関係が適用できる。
また、第２ウエイト１６ｂは複数積載してもよく、それらを合成して一つの第２ウエイトとして上記Ｗｂ、ｄｂを算出すれば、上記（１）、（２）の式の関係が同様に適用できる。

以上、本発明を図示の一実施例について説明したが、本発明は上記の実施例に限定されず、本発明の範囲内でその具体的構造、構成に種々の変更を加えてよいことはいうまでもない。例えば、上記実施例においてウエイト取付け開口１４は矩形開口として示したが、開口形状に制限は無く、例えば、図１（ａ）中に二点鎖線で示したように台車１１のフレーム１１ａの梁構造（ブレース等）に従い、三角開口とし、第１ウエイト１６ａの本体部１８ａもそれに合わせた三角断面としてもよい。
また、上記実施例は路面３０上を走行する台車１１で説明したが、レール（軌道）上を走行する台車においても本発明は全く同様に適用される。上記実施例は加力点２０が押出し力Ｆ２を受けるものとして説明したが、牽引力Ｆ１を受けるものであっても本発明は全く同様に適用される。上記実施例は、被試験体１２がフレーム１１ａの先端に取り付けられる台車１１で説明したが、被試験体が図３のもののように台車面上に載置されるものであっても本発明は全く同様に適用される。

１１ 台車（衝突試験用台車）
１１ａ フレーム
１２ 被試験体
１３ 走行車輪
１４ ウエイト取付け開口
１５ 取付け座
１６ ウエイト
１６ａ 第１ウエイト
１６ｂ 第２ウエイト
１７ａ、１７ｂ フランジ部
１８ａ、１８ｂ 本体部
１９ ボルト
２０ 加力点
３０ 路面

Claims (3)

1. フレームを備え、同フレームに被試験体を搭載し、同フレームの加力点に押出し力または牽引力を受けて加速される衝突試験用台車のウエイト積載方法であって、前記フレームは第１のウエイトの本体部を上下に挿通可能なウエイト取付け開口と、前記第１のウエイトを取り付ける取付け座を備えたものとし、前記第１のウエイトをその重心が前記取付け座より下方に位置するようにその本体部を前記ウエイト取付け開口に挿通させてそのフランジ部を前記取付け座に取付け、第２のウエイトをその重心が前記取付け座より上方に位置するように前記第１のウエイトの上部に積載することを特徴とする衝突試験用台車のウエイト積載方法。
2. 請求項１に記載の衝突試験用台車のウエイト積載方法において、前記第１のウエイトと第２のウエイトを合わせた重量が所要のウエイト重量となり、前記第１のウエイトと第２のウエイトを合わせた重心の高さが予め設定した所定の範囲の高さと合致するように、前記第１、第２のウエイトを選択して積載することを特徴とする衝突試験用台車のウエイト積載方法。
3. 請求項２に記載の衝突試験用台車のウエイト積載方法において、前記第１のウエイトと第２のウエイトを合わせた重心の高さが、前記の予め設定した所定の範囲の高さに代えて、前記加力点の高さと合致するように、前記第１、第２のウエイトを選択して積載することを特徴とする衝突試験用台車のウエイト積載方法。

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