JP2012002699A - 自動車衝突模擬試験装置及びその方法と自動車衝突模擬試験装置用制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自動車衝突模擬試験装置及びその方法において、再現性を向上可能とする。
【解決手段】供試体１５を搭載可能なスレッド１１を水平な前後方向に沿って移動自在に支持し、このスレッド１１に対して加速度を付与可能な発射装置２１として、スレッド１１に向けてピストン３２を打ち出し可能な油圧シリンダ２２と、油圧シリンダ２２の後部屋Ｂ側に接続されるアキュムレータ２３と、油圧シリンダ２２の前部屋Ａに形成された排出ポート４５に設けられるサーボ弁２４とを設け、実車衝突試験で得られたデータに基づいてピストン３２の打ち出し開始位置を設定する打ち出し開始位置設定手段を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車を破壊することなく衝突時に客室に発生する加速度を再現し、二次衝突による乗員の傷害度合いを再現する自動車衝突模擬試験装置及びその方法に関するものである。

一般に、自動車の衝突試験は、クラッシュ量や客室の残存空間量などの物理量と乗員傷害値とを評価するための実車衝突試験があるが、実車にダミーを乗せて所定速度でバリヤに衝突させる方法は破壊試験であり、非常にコストを要する。そのため、ダミーやエアバッグ等を搭載したホワイトボディ、模擬車体等を台車上に取付け、この台車に対して実車衝突時とほぼ同様の加速度を与えることで、供試体に作用する衝撃度を非破壊的に再現して乗員傷害値を評価し、エアバッグなどの安全装置を開発するための自動車衝突模擬試験が行われる。

このような自動車衝突模擬試験装置としては、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１に記載された自動車衝突シミュレータにおけるサーボアクチュエータ装置では、アキュムレータに蓄積・蓄圧された作動油により、油圧アクチュエータのピストンを供試体が搭載されるスレッドに向けて打ち出し可能に構成し、この油圧アクチュエータに作動油が直接流入するようにアキュムレータを接続し、油圧アクチュエータから流出する作動油を制御するようにサーボ弁を接続することでメータアウト回路を構成している。

特開２００２−１６２３１３号公報

上述した従来の自動車衝突シミュレータにおけるサーボアクチュエータ装置にあっては、サーボ弁を開放し、油圧アクチュエータ内の作動油を流出することで、アキュムレータに蓄積・蓄圧された作動油により油圧アクチュエータのピストンを打ち出し、供試体が搭載されるスレッドに対して加速度を付与している。この場合、油圧アクチュエータにおけるピストンの打ち出しストロークは、実車衝突試験で得られた各種データに基づいて設定される。

ところで、自動車衝突模擬試験では、実車衝突試験に近い高い再現性が要求される。この高い再現性を確保するには、油圧アクチュエータ内に充填される油の油柱剛性を高くする必要があるが、この油柱剛性は、油圧アクチュエータにおけるピストン受圧面積やピストンのストロークに起因するものであり、油柱剛性の向上は困難なものとなっている。

本発明は上述した課題を解決するものであり、再現性を向上可能とする自動車衝突模擬試験装置及びその方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明の自動車衝突模擬試験装置は、水平な前後方向に沿って移動自在に支持されて供試体を搭載可能なスレッドと、該スレッドに向けてピストンを打ち出し可能な流体シリンダと、該流体シリンダの後室側に接続されるアキュムレータと、前記流体シリンダの前室側に形成された排出ポートに設けられるサーボ弁と、実車衝突試験で得られたデータに基づいて前記ピストンの打ち出し開始位置を設定する打ち出し開始位置設定手段と、を備えることを特徴とするものである。

従って、実車衝突試験で得られたデータに基づいてピストンの打ち出し開始位置が設定されることで、ピストンの打ち出しストロークが短い供試体にあっては、ピストンの打ち出し開始位置を前方側に設定することができ、油柱剛性を高めることで自動車衝突模擬試験における再現性を向上することができる。

本発明の自動車衝突模擬試験装置では、前記打ち出し開始位置設定手段は、前記サーボ弁の弁開度を調整可能な制御装置を有し、該制御装置は、前記ピストンが初期位置にあるときに、前記サーボ弁の弁開度を予め設定された所定の一定開度に設定し、前記ピストンが打ち出し開始位置に到達したときに、前記サーボ弁の弁開度を予め設定された所定の試験開度に設定することを特徴としている。

従って、装置構成をほとんど変更することなく、サーボ弁の弁開度を制御するだけで、ピストンを所定の打ち出し開始位置に容易に設定することができる。

本発明の自動車衝突模擬試験装置では、前記制御装置は、前記ピストンの受圧力及び前記サーボ弁の弁開度に基づいて、前記ピストンが打ち出し開始位置に到達する時間を推定し、前記ピストンが打ち出し開始位置に到達したときに前記サーボ弁を試験開度に設定することを特徴としている。

従って、新たな装置を追加することなく、ピストンを所定の打ち出し開始位置に高精度に設定することができる。

本発明の自動車衝突模擬試験装置では、前記ピストンの打ち出し開始位置を検出する位置センサを設け、前記制御装置は、前記位置センサの検出結果に基づいて、前記ピストンが打ち出し開始位置に到達したことを判定し、前記サーボ弁を試験開度に設定することを特徴としている。

従って、位置センサの検出結果に基づいてサーボ弁の弁開度を制御するだけで、ピストンを所定の打ち出し開始位置に高精度に設定することができる。

本発明の自動車衝突模擬試験装置では、前記打ち出し開始位置設定手段は、前記流体シリンダに対して前記ピストンを打ち出し開始位置に拘束する位置拘束部材を有し、該位置拘束部材により前記ピストンを打ち出し開始位置に拘束した状態で前記流体シリンダ及び前記アキュムレータに流体を供給することを特徴としている。

従って、位置拘束部材を用いることで、特別な制御を行うことなく、ピストンを所定の打ち出し開始位置に容易に設定することができる。

また、本発明の自動車衝突模擬試験方法は、流体シリンダのピストンが初期位置にあるときにアキュムレータ及び該アキュムレータに連通された油圧シリンダに流体を供給することで加圧し、前記流体シリンダの前室側から流体を微小排出することで前記ピストンを打ち出し開始位置まで移動し、前記ピストンが打ち出し開始位置に到達したときに前記流体シリンダの前室側から流体を大量排出することで前記ピストンを供試体が搭載されたスレッドに向けて打ち出す、ことを特徴とするものである。

従って、ピストンを所定の打ち出し開始位置に容易に設定することで、ピストンの打ち出しストロークが短い供試体にあっては、ピストンの打ち出し開始位置を前方側に設定することができ、油柱剛性を高めることで自動車衝突模擬試験における再現性を向上することができる。

また、本発明の自動車衝突模擬試験方法は、前記流体シリンダのピストンを打ち出し開始位置に拘束し、前記ピストンが打ち出し開始位置にあるときにアキュムレータ及び該アキュムレータに連通された油圧シリンダに流体を供給することで加圧し、前記流体シリンダの前室側から流体を大量排出することで前記ピストンを供試体が搭載されたスレッドに向けて打ち出す、ことを特徴とするものである。

従って、ピストンの打ち出しストロークが短い供試体にあっては、ピストンの打ち出し開始位置を前方側に設定することができ、油柱剛性を高めることで自動車衝突模擬試験における再現性を向上することができる。

本発明の自動車衝突模擬試験装置及びその方法によれば、実車衝突試験で得られたデータに基づいてピストンの打ち出し開始位置を設定するので、油柱剛性を高めることで自動車衝突模擬試験における再現性を向上することができる。

図１は、本発明の実施例１に係る自動車衝突模擬試験装置を表す概略構成図である。 図２は、実施例１の自動車衝突模擬試験装置におけるピストンの打ち出し開始位置を設定する説明図である。 図３は、実施例１の自動車衝突模擬試験装置における試験方法を説明するためのタイムチャートである。 図４は、実施例１の自動車衝突模擬試験装置による試験方法を表す動作図である。 図５は、実施例１の自動車衝突模擬試験装置による試験方法を表す動作図である。 図６は、実施例１の自動車衝突模擬試験装置による試験方法を表す動作図である。 図７は、実施例１の自動車衝突模擬試験装置による試験方法を表す動作図である。 図８は、本発明の実施例２に係る自動車衝突模擬試験装置を表す概略構成図である。 図９は、本発明の実施例３に係る自動車衝突模擬試験装置を表す概略構成図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る自動車衝突模擬試験装置及びその方法の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。

図１は、本発明の実施例１に係る自動車衝突模擬試験装置を表す概略構成図、図２は、実施例１の自動車衝突模擬試験装置におけるピストンの打ち出し開始位置を設定する説明図、図３は、実施例１の自動車衝突模擬試験装置における試験方法を説明するためのタイムチャート、図４乃至図７は、実施例１の自動車衝突模擬試験装置による試験方法を表す動作図である。

実施例１の自動車衝突模擬試験装置において、図１に示すように、スレッド１１は、所定厚さを有する板材を有する骨組材であって、平面視が前後方向（図１にて、左右方向）に長い矩形状をなしている。床面１２には、所定間隔を有して左右一対のレール１３が前後方向に沿って付設されており、スレッド１１が下面に固定されたスライダ１４を介してこのレール１３に沿って移動自在に支持されている。

このスレッド１１は、上面に供試体１５を搭載可能となっている。この供試体１５は、本実施例では、骨格のみを有する自動車、所謂、ホワイトボディであって、シート１５ａ、ステアリング１５ｂ、エアバッグ１５ｃ、シートベルト１５ｄなどの装備品が装着されると共に、ダミー１５ｅが装着されている。この供試体１５は、スレッド１１における所定の位置に載置され、図示しない固定具により固定される。

なお、ここで、供試体１５は、ホワイトボディであり、シート１５ａ、ステアリング１５ｂ、エアバッグ１５ｃ、シートベルト１５ｄ、ダミー１６ｅなどを含むものであるが、ホワイトボディ、ステアリング１５ｂ、エアバッグ１５ｃ、シートベルト１５ｄ、ダミー１６ｅを単体で供試体と称する場合もある。

また、本実施例にて、供試体１５は、スレッド１１上に搭載されることから、この供試体１５である自動車の前方（図１にて、左方向）をスレッド１１の前方とし、供試体１５である自動車の後方（図１にて、右方向）をスレッド１１の後方として説明する。また、供試体１５である自動車の側方、つまり、左右方向（図１にて、上下方向）をスレッド１１の側方、つまり、左右方向として説明する。

スレッド１１の前方側の床面１２には、スレッド１１に対して後方加速度を付与する加速度装置としての発射装置２１が設置されている。この発射装置２１は、油圧制御（または、空圧制御、摩擦制御など）可能となっている。この発射装置２１は、油圧シリンダ（流体シリンダ）２２と、アキュムレータ２３と、サーボ弁２４と、油圧源２５と、制御装置２６とを有している。

なお、本実施例にて、発射装置２１（油圧シリンダ２２）は、スレッド１１上に対して後方加速度を付与することから、このスレッド１１側を発射装置２１の前方（図１にて、右方向）とし、スレッド１１との反対側を発射装置２１の後方（図１にて、左方向）として説明する。

即ち、スレッド１１の前方側の床面１２は、段差により低くなっており、この低い床面１２に油圧シリンダ２２が設置されている。油圧シリンダ２２は、中空円筒形状をなすシリンダ本体３１と、このシリンダ本体３１に移動自在に支持されるピストン３２とから構成されている。なお、ピストン３２は、シリンダ本体３１の内周部に移動自在に嵌合するランド３２ａと、シリンダ本体３１の中心軸心方向に貫通すると共にランド３２ａに接続されるピストンロッド３２ｂとから構成されている。この場合、ピストン３２（ピストンロッド３２ｂ）は、後端部がシリンダ本体３１から外部に突出しているが、シリンダ本体３１に固定されたケース３３により被覆されている。また、ピストン３２（ピストンロッド３２ｂ）は、前端部がシリンダ本体３１から外部に突出し、スレッド１１側に延出している。そして、シリンダ本体３１とピストン３２（ピストンロッド３２ｂ）との間には、シール部材３４，３５が装着されている。

また、ピストン３２（ランド３２ａ）は、シリンダ本体３１内を前後の部屋Ａ，Ｂに区画しているが、ランド３２ａの外周面とシリンダ本体３１の内周面との間に微小隙間が設定されており、微速での作動油の流通が可能となっている。また、前部屋Ａ側のランド３２ａの外径が、後部屋Ｂのランド３２ａの外径より若干小さく設定されており、ランド３２ａは前部屋Ａ側の受圧面積が後部屋Ｂ側の受圧面積より大きい。そのため、部屋Ａ，Ｂに同圧の油圧が供給されているとき、ピストン３２（ランド３２ａ）は、後方（図１にて左方）側に付勢されている。

アキュムレータ２３は、図１の図示では１つであるが、油圧シリンダ２２の周囲に複数配置されている。このアキュムレータ２３は、中空円筒形状をなすハウジング３６と、このハウジング３６に移動自在に支持される隔壁３７とから構成されており、前端部が油圧シリンダ２２の後部に固定されている。隔壁３７は、ハウジング３６内を前後の部屋Ｃ，Ｄに区画しており、前部屋Ｃが連通路３８を通して油圧シリンダ２２の後部屋Ｂに連通されている。また、後部屋Ｄは、密閉された部屋であり、不活性ガスとしての窒素ガスが封入されている。

油圧シリンダ２２は、後部の連通路３８に位置して、外部から作動油を供給可能な供給ポート３９が形成されている。従って、供給ポート３９から作動油を供給することで、油圧シリンダ２２の後部屋Ｂ、前部屋Ａ及びアキュムレータ２３の前部屋Ｃに作動油を充填可能であり、このときに、隔壁３７が後退して後部屋Ｄの窒素ガスが圧縮されることで、油圧シリンダ２２及びアキュムレータ２３の内部に高圧油を蓄圧可能となる。

また、油圧シリンダ２２は、図１の図示では１つであるが、前部に複数のサーボ弁２４が装着されている。このサーボ弁２４は、弁開度を調整可能な電磁弁であって、中空のケーシング４１と、このケーシング４１内に移動自在に支持された弁体４２と、この弁体４２を移動可能な駆動部４３とから構成されている。サーボ弁２４は、油圧シリンダ２２の前部屋Ａに開口する排出口４４と、外部から作動油を供給可能な排出ポート４５とを連通・遮断可能となっている。従って、駆動部４３により弁体４２を閉止位置に移動すると、排出口４４と排出ポート４５とを遮断することができ、駆動部４３により弁体４２を開放位置に移動すると、排出口４４と排出ポート４５とを連通することができ、このとき、油圧シリンダ２２の前部屋Ａに充填されている作動油を排出ポート４５から外部に排出することができる。

なお、油圧シリンダ２２にて、ピストン３２のおけるシリンダ本体３１から突出した前端部には、フランジ部５１が一体に形成されており、このフランジ部５１がシリンダ本体３１に当接することで、ピストン３２の後退位置（後述する初期位置）が規定されている。また、油圧シリンダ２２の前方にて、ピストン３２の前端部に対応して、ピストン３２をこの後退位置に拘束する拘束部材５２が設けられている。この拘束部材５２は、上下一対をなし、エアシリンダ５３によりピストン３２のおけるフランジ部５１の前側を拘束可能となっている。なお、このエアシリンダ５３には、エア給排装置５４が連結されている。

油圧源２５は、収容タンク６１、供給ポンプ６２、冷却装置６３等から構成されている。収容タンク６１は、排出配管６４を介して排出ポート４５に連結されており、油圧シリンダ２２の前部屋Ａ内の作動油を排出ポート４５から排出配管６４を通して回収可能である。供給ポンプ６２は、供給配管６５を介して供給ポート３９に連結されており、収容タンク６１内の作動油を供給配管６５から供給ポート３９を通して油圧シリンダ２２及びアキュムレータ２３内に供給可能である。

制御装置２６は、サーボ弁２４を制御可能となっており、運転操作装置２７からの操作信号を受けてサーボ弁２４の開閉制御、開度調整制御を実行する。また、制御装置２６は、エア給排装置５４を介してエアシリンダ５３を作動することで、拘束部材５２を作動可能となっている。この場合、制御装置２６は、拘束部材５２に設けられた図示しないセンサから拘束／解除信号が入力される。

従って、サーボ弁２４を閉止し、且つ、拘束部材５２により油圧シリンダ２２のピストン３２を初期位置に拘束した状態で、供給ポンプ６２により収容タンク６１内の作動油を供給配管６５から供給ポート３９を通して油圧シリンダ２２の各部屋Ａ，Ｂ及びアキュムレータ２３の前部屋Ｃに供給する。すると、この油圧シリンダ２２の各部屋Ａ，Ｂ及びアキュムレータ２３の前部屋Ｃが加圧され、所定の高圧状態となると、供給ポンプ６２の作動を停止する。そして、この高圧状態で、サーボ弁２４を開放すると、油圧シリンダ２２の前部屋Ａの作動油が排出ポート４５から排出配管６４を通して収容タンク６１に回収されることで、油圧シリンダ２２のピストン３２は、油圧シリンダ２２の後部屋Ｂ及びアキュムレータ２３の前部屋Ｃの圧力により前方（スレッド１１側）に打ち出すことができる。

そのため、発射装置２１は、ピストン３２の先端がスレッド１１の前端に接触した状態で、ピストン３２を打ち出すことで、このスレッド１１に対して後方への衝撃力、つまり、加速度を与えることができる。即ち、発射装置２１によりスレッド１１に後方加速度を付与することは、スレッド１１上の供試体１５が前方衝突したときに前方加速度を受けることと同様の形態となり、模擬的に自動車衝突事故を発生させることができる。

自動車衝突模擬試験では、上述したように、油圧シリンダ２２及びアキュムレータ２３内を高圧状態とし、サーボ弁２４を開放して油圧シリンダ２２の前部屋Ａの作動油をすることで、ピストン３２を打ち出し、スレッド１１に対して後方加速度を与え、模擬的に自動車衝突事故を発生させる。この場合、発射装置２１によるピストン３２の打ち出しストロークは、実車衝突試験で得られたデータに基づいて設定されるが、供試体１５の質量などに応じて変動する。例えば、質量の大きい供試体１５はピストン３２の打ち出しストロークが長く、質量の小さい供試体１５はピストン３２の打ち出しストロークが短い。

一方で、自動車衝突模擬試験にて、実車衝突試験に近い高い再現性を確保するには、油圧シリンダ２２の前部屋Ａに充填される作動油の油柱剛性を高くする必要があり、この油柱剛性は、ランド３２ａの受圧面積、ランド３２ａ（ピストン３２）のストロークに起因しており、下記数式により求めることができる。ここで、Ｋは油柱剛性、Ａは受圧面積、Ｌはストローク、βは作動油の物性地（体積弾性係数）である。
Ｋ＝（Ａ／Ｌ）β

この場合、ランド３２ａの受圧面積Ａ、作動油の物性地（体積弾性係数）βが一定値であることから、油柱剛性を高くするには、ランド３２ａ（ピストン３２）のストロークＬを小さくすればよい。即ち、油圧シリンダ２２にて、ランド３２ａ（ピストン３２）の最大ストロークは、衝突模擬試験を実施可能な最も質量の大きい供試体１５に対して設定されていることから、質量の小さい供試体１５に対して衝突模擬試験を実施する場合には、ランド３２ａ（ピストン３２）の打ち出しストロークは短くなる。

そこで、実施例１では、実車衝突試験で得られたデータに基づいてピストン３２の打ち出しストロークを設定し、この打ち出しストロークに応じてピストンの打ち出し開始位置を設定する。具体的には、実車衝突試験で得られたデータに基づいて設定されたピストン３２の打ち出しストロークに応じて、ピストン３２を初期位置から前進側に移動して打ち出し開始位置に停止させ、この前進した打ち出し開始位置から衝突模擬試験を実施するようにしている。この場合、質量の小さい供試体１５は、ピストン３２の打ち出しストロークが短くなることから、上述したランド３２ａ（ピストン３２）のストロークが短縮され、油柱剛性Ｋを高くなって、自動車衝突模擬試験における高い再現性を確保することができる。

ここで、上述した実施例１の自動車衝突模擬試験装置による自動車衝突模擬試験方法について説明する。

実施例１の自動車衝突模擬試験装置により自動車衝突試験を実施する場合、事前に、スレッド１１の設計データ（重量や重心位置など）、実車衝突試験で得られた衝突時間に対する加速度変化の各データから、この加速度の時間的変化（波形）を再現できるように、発射装置２１における油圧シリンダ２２のピストン３２の打ち出し開始位置、ピストン３２の打ち出し力、スレッド１１上の供試体１５の位置を所定値に設定しておく。

この場合、実車衝突試験で得られたデータに基づいてピストン３２の打ち出し開始位置を設定する。この実施例では、実車衝突試験で得られた加速度データに基づいてピストン３２の打ち出し開始位置を算出する。

即ち、図２に示すように、実車衝突試験で得られた時間に対する加速度Ｇのデータが検出されると、この加速度Ｇのデータを積分することで速度Ｖのデータを算出し、この速度Ｖのデータ更に積分することで距離Ｌのデータを算出する。ここで、加速度Ｇのデータにて、時間ｔ０にて、加速度Ｇ＝０となるため、この時間ｔ０に対応する距離Ｌ_０が油圧シリンダ２２におけるピストン３２の打ち出し距離（ストローク）となる。この場合、図１に示すように、油圧シリンダ２２は、ピストン３２の初期位置から停止位置までの最大打ち出しストロークＬａが設定されていることから、ピストン３２の打ち出し開始位置から停止位置までの打ち出しストロークＬ_０が設定されると、ピストン３２の初期位置からピストン３２の打ち出し開始位置までの準備ストロークＬ_１が設定される。

このようにピストン３２の準備ストロークＬ_１と、打ち出しストロークＬ_０が設定されると、まず、図１、図３、図４に示すように、発射装置２１における油圧シリンダ２２のピストン３２をフランジ部５１がシリンダ本体３１に当接する初期位置に停止させ、拘束装置５１によりこの初期位置に規定すると共に、サーボ弁２４を閉止状態とする。この状態で、オペレータは、時間ｔ１にて、運転操作装置２７により制御装置２６に運転信号を出力し、供給ポンプ６２を作動し、収容タンク６１内の作動油を供給配管６５を通して供給ポート３９から油圧シリンダ２２及びアキュムレータ２３内に供給する。

すると、図５に示すように、供給された作動油により、油圧シリンダ２２の後部屋Ｂとアキュムレータ２３の前部屋Ｃが加圧され、また、油圧シリンダ２２の後部屋Ｂの作動油が前部屋Ａに移送し、この後部屋Ｂも加圧される。そして、アキュムレータ２３の後部屋Ｄ内の窒素ガスは、各部屋Ａ，Ｂ，Ｃに供給された作動油により圧縮され、この各部屋Ａ，Ｂ，Ｃの作動油が所定の高圧状態となると、供給ポンプ６２の作動を停止する。

次に、この状態から、図１、図３、図５に示すように、オペレータは、時間ｔ２にて、運転操作装置２７により制御装置２６に運転信号を出力し、エア給排装置５４によりエアシリンダ５３を作動し、拘束部材５２によるピストン３２の拘束を解除する。そして、オペレータは、運転制御装置２７に解除信号が入力されると、時間ｔ３にて、運転操作装置２７により制御装置２６に運転信号を出力し、サーボ弁２４を所定開度だけ開放、つまり、微開し、油圧シリンダ２２の前部屋Ａ内の作動油を排出ポート４５から排出配管６４を通して収容タンク６１に排出回収する。

すると、図３及び図６に示すように、油圧シリンダ２２の前部屋Ａの圧力が若干低下することで、ピストン３２が微速で前進して距離が増加し、スレッド１１を微速で後退させる。ここで、スレッド１１の速度Ｖが若干上昇すると共に、加速度Ｇが上昇するが、サーボ弁２４の開放開度が一定であることから、スレッド１１の速度Ｖは一定速度となり、加速度Ｇが０となる。

制御装置２６は、ピストン３２の受圧力、サーボ弁２４の弁開度、設定されたピストン３２の準備ストロークＬ_１（打ち出しストロークＬ_０）に基づいて、ピストン３２の初期位置から打ち出し開始位置に到達する時間を推定している。そして、制御装置２６は、ピストン３２が所定の打ち出し開始位置に到達したと推定したら、図３及び図７に示すように、時間ｔ４にて、サーボ弁２４を全開し、油圧シリンダ２２の前部屋Ａ内の作動油を排出ポート４５から排出配管６４を通して収容タンク６１に全て排出回収する。

すると、油圧シリンダ２２は、ピストン３２を前方に打ち出し、スレッド１１に対して目標前後加速度（スレッド１１、供試体１５における後方加速度）を与え、衝突時を模擬する加速度を供試体１５に与える。すると、スレッド１１は、与えられた目標前後加速度に伴って所定距離だけ後方に移動する。このとき、ピストン３２が高速で前進することで所定距離（打ち出しストロークＬ_０）が増加し、スレッド１１を高速で後退させる。ここで、スレッド１１の速度Ｖが高速で上昇すると共に、加速度Ｇが高速で上昇することとなる。

このように実施例１の自動車衝突模擬試験装置にあっては、供試体１５を搭載可能なスレッド１１を水平な前後方向に沿って移動自在に支持し、このスレッド１１に対して加速度を付与可能な発射装置２１として、スレッド１１に向けてピストン３２を打ち出し可能な油圧シリンダ２２と、油圧シリンダ２２の後部屋Ｂ側に接続されるアキュムレータ２３と、油圧シリンダ２２の前部屋Ａに形成された排出ポート４５に設けられるサーボ弁２４とを設け、実車衝突試験で得られたデータに基づいてピストン３２の打ち出し開始位置を設定する打ち出し開始位置設定手段を設けている。

従って、実車衝突試験で得られたデータに基づいてピストン３２の打ち出し開始位置が設定されることで、ピストン３２の打ち出しストロークが短い供試体１５にあっては、ピストン３２の打ち出し開始位置を前方側に設定することができ、ピストン３２の打ち出し距離を短くして油柱剛性を高めることができ、自動車衝突模擬試験における再現性を向上することができる。

また、本実施例の自動車衝突模擬試験装置では、打ち出し開始位置設定手段として、サーボ弁２４の弁開度を調整可能な制御装置２６を設け、制御装置２６は、ピストン３２が初期位置にあるときに、サーボ弁２４の弁開度を予め設定された所定の一定開度（微開）に設定し、ピストン３２が打ち出し開始位置に到達したときに、サーボ弁２４の弁開度を予め設定された所定の試験開度（全開）に設定している。従って、装置構成をほとんど変更することなく、サーボ弁２４の弁開度を制御するだけで、ピストン３２を所定の打ち出し開始位置に容易に設定することができる。

また、本実施例の自動車衝突模擬試験装置では、制御装置２６は、ピストン３２の受圧力及びサーボ弁２４の弁開度に基づいて、ピストン３２が打ち出し開始位置に到達する時間を推定し、ピストン３２が打ち出し開始位置に到達したときにサーボ弁３４を試験開度に設定している。従って、新たな装置を追加することなく、ピストン３２を所定の打ち出し開始位置に高精度に設定することができる。

また、本実施例の自動車衝突模擬試験装置では、制御装置２６は、実車衝突試験で得られたデータに基づいてピストン３２の打ち出し開始位置を算出している。従って、自動車衝突模擬試験における再現性を向上することができる。

また、本実施例の自動車衝突模擬試験方法にあっては、油圧シリンダ２２のピストン３２が初期位置にあるときに油圧シリンダ２２の部屋Ａ，Ｂ、アキュムレータ２３の前部屋Ｃに作動油を供給することで加圧し、油圧シリンダ２２の前部屋Ａから作動油を微小排出することでピストン３２を打ち出し開始位置まで移動し、ピストン３２が打ち出し開始位置に到達したときに、油圧シリンダ２２の前部屋Ａから作動油を大量排出することでピストン３２を供試体１５が搭載されたスレッド１１に向けて打ち出すようにしている。従って、ピストン３２を所定の打ち出し開始位置に容易に設定することで、ピストン３２の打ち出しストロークが短い供試体１５にあっては、ピストン３２の打ち出し開始位置を前方側に設定することができ、油柱剛性を高めることで自動車衝突模擬試験における再現性を向上することができる。

図８は、本発明の実施例２に係る自動車衝突模擬試験装置を表す概略構成図である。なお、上述した実施例と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

実施例２の自動車衝突模擬試験装置では、図８に示すように、実車衝突試験で得られたデータに基づいて油圧シリンダ２２におけるピストン３２の打ち出しストロークを設定し、この打ち出しストロークに応じてピストン３２の打ち出し開始位置を設定する。即ち、実施例１と同様に、実車衝突試験で得られたデータに基づいてピストン３２の打ち出しストロークを設定し、この打ち出しストロークからピストン３２の打ち出し開始位置を設定する。そして、ピストン３２を初期位置から打ち出し開始位置まで移動し、この打ち出し開始位置から衝突模擬試験を実施する。

また、実施例２では、ピストン３２の位置を検出する位置センサ７１が設けられており、検出結果が制御装置２６に入力される。この場合、ピストン３２には、検出子（図示略）が内蔵されており、位置センサ７１は、この検出子を検出することで、ピストン３２の位置を検出する。制御装置２６は、この位置センサ７１の検出結果をフィードバックすることで、ピストン３２が打ち出し開始位置と現在のピストン３２の位置を比較し、ピストン３２が打ち出し開始位置に到達したことを判定し、サーボ弁２４を試験開度に設定している。

従って、まず、発射装置２１における油圧シリンダ２２のピストン３２を初期位置に停止させ、この状態で制御装置２６は供給ポンプ６２を作動し、収容タンク６１内の作動油を供給配管６５を通して供給ポート３９から油圧シリンダ２２及びアキュムレータ２３内に供給することで、各部屋Ａ，Ｂ，Ｃの作動油を所定の高圧状態とする。

次に、この状態から、制御装置２６は、サーボ弁２４を微開し、油圧シリンダ２２の前部屋Ａ内の作動油を排出ポート４５から排出配管６４を通して収容タンク６１に排出回収する。すると、ピストン３２が微速で前進し、スレッド１１を微速で後退させる。位置センサ７１はピストン３２の位置を検出し、検出結果を制御装置２６に出力している。制御装置２６は、この位置センサ７１の検出結果に基づいて、ピストン３２が打ち出し開始位置に到達したこと認識したら、サーボ弁２４を全開し、油圧シリンダ２２の前部屋Ａ内の作動油を排出ポート４５から排出配管６４を通して収容タンク６１に全て排出回収する。

すると、油圧シリンダ２２は、ピストン３２を前方に打ち出し、スレッド１１に対して目標前後加速度（スレッド１１、供試体１５における後方加速度）を与え、衝突時を模擬する加速度を供試体１５に与える。

このように実施例２の自動車衝突模擬試験装置にあっては、実車衝突試験で得られたデータに基づいて油圧シリンダ２２におけるピストン３２の打ち出しストロークを設定し、この打ち出しストロークに応じてピストン３２の打ち出し開始位置を設定すると共に、ピストン３２の位置を検出する位置センサ７１を設け、制御装置２６がこの位置センサ７１の検出結果に基づいて、ピストン３２が打ち出し開始位置に到達したことを判定している。

従って、位置センサ７１の検出結果に基づいてサーボ弁２４の弁開度を制御するだけで、ピストンを所定の打ち出し開始位置に高精度に設定し、この位置から試験を行うことができ、自動車衝突模擬試験における再現性を向上することができる。

なお、上述した実施例１、２では、サーボ弁２４を微開することでピストン３２を微速で前進させ、このピストン３２が打ち出し開始位置に到達したら、サーボ弁２４を全開することでピストン３２を前方に打ち出し、スレッド１１に目標前後加速度を与えるようにしたが、この方法に限定されるものではない。例えば、サーボ弁２４を微開することでピストン３２を微速で前進させ、このピストン３２が打ち出し開始位置に到達したら、サーボ弁２４を全閉することでピストン３２を所定時間停止させる。そして、スレッド１１の振動が停止（速度や加速度が０）して安定したら、サーボ弁２４を全開することでピストン３２を前方に打ち出し、スレッド１１に目標前後加速度を与えるようにしてもよい。

図９は、本発明の実施例３に係る自動車衝突模擬試験装置を表す概略構成図である。なお、上述した実施例と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

実施例３の自動車衝突模擬試験装置では、図９に示すように、実車衝突試験で得られたデータに基づいて油圧シリンダ２２におけるピストン３２の打ち出しストロークを設定し、この打ち出しストロークに応じてピストン３２の打ち出し開始位置を設定する。即ち、実施例１と同様に、実車衝突試験で得られたデータに基づいてピストン３２の打ち出しストロークを設定し、この打ち出しストロークからピストン３２の打ち出し開始位置を設定する。そして、ピストン３２を初期位置から打ち出し開始位置まで移動し、この打ち出し開始位置から衝突模擬試験を実施する。

また、実施例３では、打ち出し開始位置設定手段として、油圧シリンダ２２に対してピストン３２を打ち出し開始位置に拘束する位置拘束部材８１を設け、この位置拘束部材８１によりピストン３２を打ち出し開始位置に拘束した状態で、油圧シリンダ２２及びアキュムレータ２３に作動油を供給するようにしている。即ち、油圧シリンダ２２にて、ピストン３２のおけるシリンダ本体３１から突出した前端部にフランジ部５１が形成されている。そして、ピストン３２が打ち出し開始位置に移動した状態で、シリンダ本体３１とフランジ部５１との間に位置拘束部材８１を介装する。この位置拘束部材８１は、上下一対をなし、エアシリンダ５３によりピストン３２のおけるフランジ部５１の前側を拘束可能となっている。なお、このエアシリンダ５３には、エア給排装置５４が連結されている。

従って、まず、発射装置２１における油圧シリンダ２２のピストン３２を初期位置に停止させ、サーボ弁２４を開放状態とする。この状態で、制御装置２６は、供給ポンプ６２を作動し、収容タンク６１内の作動油を供給配管６５を通して供給ポート３９から油圧シリンダ２２及びアキュムレータ２３内に供給する。このとき、サーボ弁２４を開放状態にあることから、ピストン３２が前進すると共に、油圧シリンダ２２の作動油が排出ポート４５から排出配管６４を通して収容タンク６１に回収される。

そして、ピストン３２が打ち出し開始位置に到達したら、サーボ弁２４を閉止状態にすると共に、エア給排装置５４によりエアシリンダ５３を作動し、位置拘束部材８１をシリンダ本体３１とフランジ部５１との間に介装し、ピストン３２の後退を阻止する。すると、継続して供給された作動油により、油圧シリンダ２２の後部屋Ａ，Ｂとアキュムレータ２３の前部屋Ｃが加圧され、所定の高圧状態となり、供給ポンプ６２の作動を停止する。

次に、この状態から、制御装置２６は、サーボ弁２４を全開し、油圧シリンダ２２の前部屋Ａ内の作動油を排出ポート４５から排出配管６４を通して収容タンク６１に全て排出回収する。すると、油圧シリンダ２２は、ピストン３２を前方に打ち出し、スレッド１１に対して目標前後加速度（スレッド１１、供試体１５における後方加速度）を与え、衝突時を模擬する加速度を供試体１５に与える。

このように実施例３の自動車衝突模擬試験装置にあっては、実車衝突試験で得られたデータに基づいて油圧シリンダ２２におけるピストン３２の打ち出しストロークを設定し、この打ち出しストロークに応じてピストン３２の打ち出し開始位置を設定すると共に、油圧シリンダ２２に対してピストン３２を打ち出し開始位置に拘束する位置拘束部材８１を設け、この位置拘束部材８１によりピストン３２を打ち出し開始位置に拘束した状態で、油圧シリンダ２２及びアキュムレータ２３に作動油を供給するようにしている。

従って、位置拘束部材８１を用いることで、特別な制御を行うことなく、ピストン３２を所定の打ち出し開始位置に容易に設定することができる。

また、実施例３の自動車衝突模擬試験方法にあっては、油圧シリンダ２２のピストン３２を打ち出し開始位置に拘束し、ピストン３２が打ち出し開始位置にあるときに油圧シリンダ２２及びアキュムレータ２３に作動油を供給することで加圧し、油圧シリンダ２２の前部屋Ａから作動油を大量排出することでピストン３２を供試体１５が搭載されたスレッド１１に向けて打ち出すようにしている。従って、ピストン３２の打ち出しストロークが短い供試体１５にあっては、ピストン３２の打ち出し開始位置を前方側に設定することができ、油柱剛性を高めることで自動車衝突模擬試験における再現性を向上することができる。

なお、上述したこの実施例にて、発射装置２１のピストン３２を打ち出し開始位置に移動するとき、油圧シリンダ２２及びアキュムレータ２３に作動油を供給して行ったが、別途、ピストン３２を移動するための装置を設け、この装置により行ってもよい。

本発明に係る自動車衝突模擬試験装置及びその方法は、実車衝突試験で得られたデータに基づいてピストンの打ち出し開始位置を設定することで、自動車衝突模擬試験の再現性を向上可能とするものであり、いずれの自動車衝突模擬試験装置にも適用することができる。

１１ スレッド
１５ 供試体
２１ 発射装置（スレッド加速度装置）
２２ 油圧シリンダ
２３ アキュムレータ
２４ サーボ弁
２５ 油圧源
２６ 制御装置（打ち出し開始位置設定手段）
２７ 運転操作装置
３２ ピストン
７１ 位置センサ
８１ 位置拘束部材（打ち出し開始位置設定手段）

本発明は、自動車を破壊することなく衝突時に客室に発生する加速度を再現し、二次衝突による乗員の傷害度合いを再現する自動車衝突模擬試験装置及びその方法と自動車衝突模擬試験装置用制御装置に関するものである。

本発明は上述した課題を解決するものであり、再現性を向上可能とする自動車衝突模擬試験装置及びその方法と自動車衝突模擬試験装置用制御装置を提供することを目的とする。

また、本発明の自動車衝突模擬試験方法は、前記流体シリンダのピストンを打ち出し開始位置に拘束し、前記ピストンが打ち出し開始位置にあるときにアキュムレータ及び該アキュムレータに連通された油圧シリンダに流体を供給することで加圧し、前記流体シリンダの前室側から流体を大量排出することで前記ピストンを供試体が搭載されたスレッドに向けて打ち出す、ことを特徴とするものである。従って、ピストンの打ち出しストロークが短い供試体にあっては、ピストンの打ち出し開始位置を前方側に設定することができ、油柱剛性を高めることで自動車衝突模擬試験における再現性を向上することができる。

また、本発明の自動車衝突模擬試験装置用制御装置は、水平な前後方向に沿って移動自在に支持されて供試体を搭載可能なスレッドと、該スレッドに向けてピストンを打ち出し可能な流体シリンダと、該流体シリンダの後室側に接続されるアキュムレータと、前記流体シリンダの前室側に形成された排出ポートに設けられるサーボ弁と、を備える自動車衝突模擬試験装置において、前記ピストンが初期位置にあるときに前記サーボ弁の弁開度を微開し、前記ピストンが予め設定された打ち出し開始位置に到達したときに前記サーボ弁の弁開度を全開する、ことを特徴とするものである。従って、ピストンの打ち出しストロークが短い供試体にあっては、ピストンの打ち出し開始位置を前方側に設定することができ、油柱剛性を高めることで自動車衝突模擬試験における再現性を向上することができる。

本発明の自動車衝突模擬試験装置及びその方法と自動車衝突模擬試験装置用制御装置によれば、実車衝突試験で得られたデータに基づいてピストンの打ち出し開始位置を設定するので、油柱剛性を高めることで自動車衝突模擬試験における再現性を向上することができる。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る自動車衝突模擬試験装置及びその方法と自動車衝突模擬試験装置用制御装置の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。

本発明に係る自動車衝突模擬試験装置及びその方法と自動車衝突模擬試験装置用制御装置は、実車衝突試験で得られたデータに基づいてピストンの打ち出し開始位置を設定することで、自動車衝突模擬試験の再現性を向上可能とするものであり、いずれの自動車衝突模擬試験装置にも適用することができる。

Claims (7)

1. 水平な前後方向に沿って移動自在に支持されて供試体を搭載可能なスレッドと、
   該スレッドに向けてピストンを打ち出し可能な流体シリンダと、
   該流体シリンダの後室側に接続されるアキュムレータと、
   前記流体シリンダの前室側に形成された排出ポートに設けられるサーボ弁と、
   実車衝突試験で得られたデータに基づいて前記ピストンの打ち出し開始位置を設定する打ち出し開始位置設定手段と、
   を備えることを特徴とする自動車衝突模擬試験装置。
2. 前記打ち出し開始位置設定手段は、前記サーボ弁の弁開度を調整可能な制御装置を有し、該制御装置は、前記ピストンが初期位置にあるときに、前記サーボ弁の弁開度を予め設定された所定の一定開度に設定し、前記ピストンが打ち出し開始位置に到達したときに、前記サーボ弁の弁開度を予め設定された所定の試験開度に設定することを特徴とする請求項１に記載の自動車衝突模擬試験装置。
3. 前記制御装置は、前記ピストンの受圧力及び前記サーボ弁の弁開度に基づいて、前記ピストンが打ち出し開始位置に到達する時間を推定し、前記ピストンが打ち出し開始位置に到達したときに前記サーボ弁を試験開度に設定することを特徴とする請求項２に記載の自動車衝突模擬試験装置。
4. 前記ピストンの打ち出し開始位置を検出する位置センサを設け、前記制御装置は、前記位置センサの検出結果に基づいて、前記ピストンが打ち出し開始位置に到達したことを判定し、前記サーボ弁を試験開度に設定することを特徴とする請求項２に記載の自動車衝突模擬試験装置。
5. 前記打ち出し開始位置設定手段は、前記流体シリンダに対して前記ピストンを打ち出し開始位置に拘束する位置拘束部材を有し、該位置拘束部材により前記ピストンを打ち出し開始位置に拘束した状態で前記流体シリンダ及び前記アキュムレータに流体を供給することを特徴とする請求項１に記載の自動車衝突模擬試験装置。
6. 流体シリンダのピストンが初期位置にあるときにアキュムレータ及び該アキュムレータに連通された油圧シリンダに流体を供給することで加圧し、
   前記流体シリンダの前室側から流体を微小排出することで前記ピストンを打ち出し開始位置まで移動し、
   前記ピストンが打ち出し開始位置に到達したときに前記流体シリンダの前室側から流体を大量排出することで前記ピストンを供試体が搭載されたスレッドに向けて打ち出す、
   ことを特徴とする自動車衝突模擬試験方法。
7. 前記流体シリンダのピストンを打ち出し開始位置に拘束し、
   前記ピストンが打ち出し開始位置にあるときにアキュムレータ及び該アキュムレータに連通された油圧シリンダに流体を供給することで加圧し、
   前記流体シリンダの前室側から流体を大量排出することで前記ピストンを供試体が搭載されたスレッドに向けて打ち出す、
   ことを特徴とする自動車衝突模擬試験方法。

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