JP2013156039A

JP2013156039A - 自動車衝突模擬試験装置及び自動車衝突模擬試験の制御方法

Info

Publication number: JP2013156039A
Application number: JP2012014660A
Authority: JP
Inventors: Junichi Aiki; 純一合木
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2012-01-26
Filing date: 2012-01-26
Publication date: 2013-08-15
Also published as: CN103959034A; WO2013111797A1; KR20140079506A; CN103959034B

Abstract

【課題】供試体のピッチング変位の再現性を向上する自動車衝突模擬試験装置及び自動車衝突模擬試験の制御方法を提供する。
【解決手段】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、スレッドに向けて加速度を与えてスレッドを移動させるスレッド加速装置と、供試体のスレッドの移動方向後方にピッチング変位を与える第１鉛直駆動アクチュエータと、ピッチング変位を与える第１鉛直駆動アクチュエータの上昇動作を制御すると共に、実車衝突試験で得られたデータに基づいて供試体の下降状態を模擬するために第１鉛直駆動アクチュエータの下降動作を制御する制御装置と、を含む。
【選択図】図７

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（以下、「供試体」という）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及び特許文献２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模擬試験装置では、供試体を搭載可能なスレッドに自動車衝突時の加速度を加えるアクチュエータと、供試体にピッチング動作を与えるピッチング装置とが記載されている。

特開２００６−１３８７００号公報特開２００９−２０４３９４号公報

特許文献１及び特許文献２に記載の自動車衝突模擬試験装置では、供試体を搭載可能なスレッドに自動車衝突時の加速度を加える。従来、自動車衝突模擬試験装置は、この加速度が加わりスレッドの速度が増加している間、供試体が上昇するピッチング状態を再現していれば十分であると考えられていた。しかしながら、スレッドが水平方向に減速している、いわゆるリバウンド領域においても、乗員に対してピッチング変位が影響を及ぼすおそれがある。このため、自動車衝突模擬試験装置は、リバウンド領域における供試体のピッチング変位の状態も再現することがより望ましい。

本発明は上述した課題を解決するものであり、供試体のピッチング変位の再現性を向上する自動車衝突模擬試験装置及び自動車衝突模擬試験の制御方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、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、前記スレッドに向けて加速度を与えて前記スレッドを移動させるスレッド加速装置と、前記供試体の前記スレッドの移動方向後方にピッチング変位を与える第１鉛直駆動アクチュエータと、前記ピッチング変位を与える前記第１鉛直駆動アクチュエータの上昇動作を制御すると共に、実車衝突試験で得られたデータに基づいて前記供試体の下降状態を模擬するために前記第１鉛直駆動アクチュエータの下降動作を制御する制御装置と、を含むことを特徴とする。

この構成により、スレッドに自動車衝突時の水平方向の加速度を加えた直後に生じる鉛直方向の供試体の姿勢を再現すると共に、スレッドが水平方向に減速している、いわゆるリバウンド領域における鉛直方向逆向きの供試体のピッチング変位の状態も再現することができる。このため、自動車衝突模擬試験装置は、スレッドの移動時におけるピッチング動作の再現性を向上することができる。

本発明の望ましい態様として、前記第１鉛直駆動アクチュエータは、前記スレッドが水平方向の移動中、かつ前記供試体の高さが最高点に達した以後において、前記供試体のピッチング変位を低減するように下降動作を行っていることが好ましい。

この構成により、スレッドに自動車衝突時の水平方向の加速度を加えた直後に上昇した供試体が着地する際に生じる供試体への衝撃を低減することができる。また、供試体は、上昇した供試体が着地する際に生じる供試体への衝撃を低減するダンパ等の緩衝機構を省くことができる。その結果、緩衝機構のペイロードが低減し、自動車衝突模擬試験装置は、実車衝突試験により近似した供試体で試験することができる。このため、自動車衝突模擬試験装置は、スレッドの移動時におけるピッチング動作の再現性を向上することができる。

本発明の望ましい態様として、前記第１鉛直駆動アクチュエータよりも前記スレッド加速装置寄りに配置される第２鉛直駆動アクチュエータをさらに含み、前記制御装置は、前記第１鉛直駆動アクチュエータの下降動作後に、前記第１鉛直駆動アクチュエータ及び前記第２鉛直駆動アクチュエータを制御して前記供試体の姿勢を水平とする制御を行うことが好ましい。

この構成により、スレッドに自動車衝突時の水平方向の加速度を加えた直後に上昇した供試体が着地するまでの供試体の姿勢を実車衝突試験の実車の姿勢により近似させることができる。このため、自動車衝突模擬試験装置は、スレッドの移動時におけるピッチング動作の再現性を向上することができる。

本発明の望ましい態様として、前記第１鉛直駆動アクチュエータの昇降に応じて上下する昇降レールと、前記供試体と連結され、かつ前記昇降レールを移動するスライダと、をさらに含み、前記昇降レールは、前記スレッドの移動方向後方の前記昇降レールの後端に連続して、かつ前記第１鉛直駆動アクチュエータの下降動作中において前記スライダが移動する延長レールが付加されていることが好ましい。

この構成により、試験時間が長くなり、供試体の下降状態を模擬するために第１鉛直駆動アクチュエータの下降動作時間が長くなった場合でも、長さを調整した延長レールを付加するだけで対応することができる。その結果、昇降レールを改造するだけで、自動車衝突模擬試験装置の使用を継続することができる。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、自動車衝突模擬試験の制御方法は、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の移動中にピッチング動作を与える自動車衝突模擬試験の制御方法であって、前記供試体の前記スレッドの移動方向後方にピッチング変位を増加させた後に、実車衝突試験で得られたデータに基づいて前記ピッチング変位を低減するように第１鉛直駆動アクチュエータを制御することを特徴とする。

この方法により、スレッドに自動車衝突時の水平方向の加速度を加えた直後に生じる鉛直方向の供試体の姿勢を再現すると共に、スレッドが水平方向に減速している、いわゆるリバウンド領域における鉛直方向逆向きの供試体のピッチング変位の状態も再現することができる。このため、自動車衝突模擬試験の制御方法は、スレッドの移動時におけるピッチング動作の再現性を向上することができる。

本発明によれば、供試体のピッチング変位の再現性を向上する自動車衝突模擬試験装置及び自動車衝突模擬試験の制御方法を提供することができる。

図１は、本実施形態に係る自動車衝突模擬試験装置を表す概略図である。図２は、本実施形態に係る自動車衝突模擬試験装置を模式的に表す概略側面図である。図３は、本実施形態に係る自動車衝突模擬試験装置における制御ブロックを表すブロック図である。図４は、実施形態１に係る自動車衝突模擬試験装置のピッチング動作を模式的に表す概略側面図である。図５は、実施形態１に係る自動車衝突模擬試験装置のピッチング動作中の供試体の状態を説明するための説明図である。図６は、実施形態１に係る自動車衝突模擬試験装置のピッチング動作中の供試体の高さを説明するための説明図である。図７は、実施形態１に係る自動車衝突模擬試験装置のピッチング動作を模式的に表す概略側面図である。図８は、実施形態２に係る自動車衝突模擬試験装置の動作中の供試体の高さを説明するための説明図である。図９は、実施形態３に係る自動車衝突模擬試験装置を模式的に表す概略側面図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

（実施形態１）
図１は、本実施形態に係る自動車衝突模擬試験装置を表す概略図である。図２は、本実施形態に係る自動車衝突模擬試験装置を模式的に表す概略側面図である。本実施形態に係る自動車衝突模擬試験装置１００は、図１及び図２に示すように、供試体１を搭載可能なスレッド２と、スレッド加速装置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。床面ＧＳには、所定間隔を有して左右一対のレール３が前後方向に沿って付設されている。ピッチング装置２１は、レール３の下方の空間であるピットＰ内に配置されている。

供試体１は、スレッド２上に搭載されることから、この供試体１である自動車の前方（図２にて、左方向）をスレッド２の前方とし、供試体１である自動車の後方（図２にて、右方向）をスレッド２の後方として説明する。また、供試体１である自動車の側方、つまり、左右方向をスレッド２の側方、つまり、左右方向として以下説明する。

なお、供試体１は、ホワイトボディであり、シート、ステアリング、エアバッグ、ダミー１ａを含むものであるが、ホワイトボディ、シート、ステアリング、エアバッグ、ダミー１ａを単体で供試体と称する場合もある。

図１及び図２に示すように、スレッド２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２において、左右方向）に長い矩形状をなしている。そして、スレッド２は、下面に固定されたスライダ２２を介してレール３に沿って前後移動自在に支持されている。

スライダ２２は、例えばレール３を挟み込むように接している。また、スレッド２は、スレッド加速装置１１側の前端部に、縦フレーム２３を備えている。縦フレーム２３は、スレッド加速装置１１から遠い側である縦フレーム２３の後面に、左右一対の上下ガイドレール２４を備えている。上下ガイドレール２４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、スレッド２は、スレッド２の上方に、供試体１を搭載した上側スレッド４を備えている。上側スレッド４は、前端部にスレッド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を備えている。したがって、上側スレッド４は、後端側がスレッド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。なお、図２に示すように、スレッド加速装置１１から加速度を受け離れる発射以前における床面ＧＳからのピン２６の高さ、つまり初期高さを発射前高さＨＳとする。

上側スレッド４は、スレッド加速装置１１から離れる方向（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よりも外側に張り出して設けられている。なお、後方支持脚６は、前方支持脚５よりも内側に張り出して設けられていてもよい。

スレッド加速装置１１は、供試体１に自動車衝突時の加速度を加えるために、スレッド２に向けて加速度を与えてスレッド２を移動させる。つまり、スレッド加速装置１１は、出没可能なピストン１１ａを含み、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ピストン１１ａを駆動する。スレッド加速装置１１は、ピストン１１ａが作動してスレッド２を水平方向に打ち出すことができる。加速度を与えられたスレッド２は、レール３に沿ってスレッド加速装置１１から離れる方向（Ｘ方向）に移動する。

上述したように、スレッド２と上側スレッド４とは、ピン２６を介して互いに拘束されている。このため、スレッド加速装置１１によるＸ方向の加圧力Ｆは、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。

ピッチング装置２１は、移動中の供試体１にピッチング動作を与えることができる。ピッチング装置２１は、後方鉛直加振機である第１鉛直駆動アクチュエータ１０及び前方鉛直加振機である第２鉛直駆動アクチュエータ９を備えている。第２鉛直駆動アクチュエータ９は、第１鉛直駆動アクチュエータ１０よりもスレッド加速装置１１寄りに配置されている。

上述したレール３の左右両側には、レール３と平行な一対の前方昇降レール７が設けられている。また、レール３の左右両側には、レール３と平行な一対の後方昇降レール８が設けられている。本実施形態において、後方昇降レール８は、前方昇降レール７よりもスレッド加速装置１１から離れる方向（Ｘ方向）に配置されている。また、後方昇降レール８は、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が摺動可能となっている。また、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が摺動可能となっている。シュー５ａ及びシュー６ａは、スライダであって上述したそれぞれ前方昇降レール７及び後方昇降レール８を挟み込むように当接する。このためシュー５ａ及びシュー６ａは、上下方向及び左右方向の移動が規制される。その結果、前方昇降レール７及び後方昇降レール８の高さ（昇降）に応じて、前方支持脚５及び後方支持脚６は上下する。

第１鉛直駆動アクチュエータ１０及び第２鉛直駆動アクチュエータ９は、それぞれ油圧シリンダなどの流体シリンダであり、ピッチング装置２１の設置箇所に設けられたピットＰ内に配置されている。第１鉛直駆動アクチュエータ１０は、左右一対の後方昇降レール８を鉛直方向（Ｚ方向）に昇降することのできるアクチュエータである。第２鉛直駆動アクチュエータ９は、前方昇降レール７を鉛直方向（Ｚ方向）に昇降することのできるアクチュエータである。

また、第１鉛直駆動アクチュエータ１０は、左右一対の後方昇降レール８のそれぞれを鉛直方向（Ｚ方向）に昇降することのできる複数のアクチュエータとしてもよい。この場合、左右の第１鉛直駆動アクチュエータ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。また、第２鉛直駆動アクチュエータ９は、左右一対の前方昇降レール７のそれぞれを鉛直方向（Ｚ方向）に昇降することのできる複数のアクチュエータとしてもよい。この場合、左右の第２鉛直駆動アクチュエータ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。

また、第１鉛直駆動アクチュエータ１０は、第１流体シリンダ１０ｂと、第１流体シリンダ１０ｂ内を鉛直方向（Ｚ方向）に昇降する第１シリンダピストン１０ａと、第１流体シリンダ１０ｂ内の流体量を調整する第１サーボ弁１０Ｓとを含む。同様に、第２鉛直駆動アクチュエータ９は、第２流体シリンダ９ｂと、第２流体シリンダ９ｂ内を鉛直方向（Ｚ方向）に昇降する第２シリンダピストン９ａと、第２流体シリンダ９ｂ内の流体量を調整する第１サーボ弁１０Ｓとを含む。

ピッチング装置用油圧装置６０は、収容タンク６１、供給ポンプ６２、冷却装置６３を含む。収容タンク６１は、配管６４を介して第１サーボ弁１０Ｓ及び第２サーボ弁９Ｓに連結されており、作動油を供給可能である。収容タンク６１は、配管６４を介して第１サーボ弁１０Ｓ及び第２サーボ弁９Ｓに連結されており、排出される作動油を第１流体シリンダ１０ｂ及び第２流体シリンダ９ｂから配管６５を通して回収可能である。

制御装置３１は、第１サーボ弁１０Ｓ及び第２サーボ弁９Ｓを制御する。制御装置３１は、操作信号を信号ラインｉ９及び信号ラインｉ１０を介して送出し、第１サーボ弁１０Ｓ及び第２サーボ弁９Ｓの開閉制御、開度調整制御を実行する。第１鉛直駆動アクチュエータ１０及び第２鉛直駆動アクチュエータ９は、第１流体シリンダ１０ｂ及び第２流体シリンダ９ｂ内の油圧（流体）の給排により第１シリンダピストン１０ａ及び第２シリンダピストン９ａを移動させる。

制御装置３１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算装置）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）とを含んでいるコンピュータシステムである。制御装置３１には、表示装置と、入力装置とが付随していてもよい。制御装置３１には、記憶部を有し、実車衝突試験データ及び実車衝突試験データに基づくピッチング装置２１の動作手順を含むコンピュータプログラム等が記憶されている。ここで、制御装置３１の記憶部は、ＲＡＭのような揮発性のメモリ、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ、ハードディスクドライブあるいはこれらの組み合わせにより構成することができる。上記コンピュータプログラムは、制御装置３１へすでに記録されているコンピュータプログラムとの組み合わせによって、動作手順を実行するものであってもよい。また、この制御装置３１は、コンピュータプログラムの代わりに専用のハードウェアを用いて、ピッチング装置２１の動作手順を実行するものであってもよい。

ピッチング装置２１の動作手順は、予め用意されたプログラムをパーソナル・コンピュータやワークステーション、あるいは制御用コンピュータ等のコンピュータシステムで実行することによって実現することもできる。また、このプログラムは、ハードディスク等の記録装置、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行することもできる。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。

なお、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」には、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線網を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものを含むものとする。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。

図３は、本実施形態に係る自動車衝突模擬試験装置１００におけるピッチング装置２１の動作手順を実行する制御ブロック図である。本実施形態に係る自動車衝突模擬試験装置１００は、ピストン１１ａの前端を接して配置された停止状態のスレッド２に対し、目標加速度（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、スレッド加速装置１１のピストン１１ａが作動してスレッド２を後方に打ち出す。自動車衝突模擬試験装置１００は、ピストン１１ａが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。同時に、制御装置３１は、第１サーボ弁１０Ｓ及び第２サーボ弁９Ｓを制御する。

制御装置３１は、図３に示すピッチング動作を与える目標波形Ｇ_Ｔ、目標波形Ｚ_Ｔを、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して記憶している。目標波形Ｇ_Ｔは、縦軸に水平方向の加速度Ｇをとり、横軸に時間ｔをとった波形である。目標波形Ｇ_Ｔは、縦軸に鉛直方向の変位Ｚをとり、横軸に時間ｔをとった波形である。目標波形Ｇ_Ｔ、目標波形Ｚ_Ｔは、目標波形生成ブロックＢ１において、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により生成される。このため、自動車衝突模擬試験装置１００は、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。

制御装置３１は、入力信号生成のブロックＢ２において、目標波形生成ブロックＢ１に基づいて第１サーボ弁１０Ｓ及び第２サーボ弁９Ｓを制御する制御信号Ｗ_１を生成する。制御装置３１は、後述する誤差演算のブロックＢ６によりフィードバックされた偏差Ｗ_３がある場合、制御信号Ｗ_１と偏差Ｗ_３とを加算点で差をとり、制御信号Ｗ_２とする。制御装置３１は、偏差Ｗ_３がない場合、制御信号Ｗ_１を制御信号Ｗ_２とする。

制御装置３１は、アクチュエータ制御のブロックＢ３において、制御信号Ｗ_２によりスレッド加速装置１１のピストン１１ａが作動してスレッド２を後方に打ち出し、第１鉛直駆動アクチュエータ１０及び第２鉛直駆動アクチュエータ９を制御する。制御装置３１は、水平方向の加速度を供試体１に与え、かつ供試体１をピッチング動作させ、水平方向の加速度の制御波形Ｇ_Ｏ及びピッチング変位の制御波形Ｚ_Ｏを生じさせる。

次に、制御装置３１は、比較ブロックＢ４において、目標波形Ｇ_Ｔ及び水平方向の加速度の制御波形Ｇ_Ｏを記憶し、目標波形Ｇ_Ｔ及び水平方向の加速度の制御波形Ｇ_Ｏを比較演算する。また、制御装置３１は、比較ブロックＢ４において、目標波形Ｚ_Ｔ及びピッチング変位の制御波形Ｚ_Ｏを記憶し、目標波形Ｚ_Ｔ及びピッチング変位の制御波形Ｚ_Ｏを比較演算する。制御装置３１は、精度判定ブロックＢ５において、目標波形Ｇ_Ｔ及び水平方向の加速度の制御波形Ｇ_Ｏの間の差または目標波形Ｚ_Ｔ及びピッチング変位の制御波形Ｚ_Ｏの間の差の少なくとも１つが閾値を超える場合（Ｂ５、Ｎｏ）、誤差演算ブロックＢ６に進む。誤差演算ブロックＢ６において、制御装置３１は、目標波形Ｇ_Ｔ及び水平方向の加速度の制御波形Ｇ_Ｏの間の差または目標波形Ｚ_Ｔ及びピッチング変位の制御波形Ｚ_Ｏの間の差の少なくとも１つから、偏差Ｗ_３を演算する。

また、制御装置３１は、精度判定ブロックＢ５において目標波形Ｇ_Ｔ及び水平方向の加速度の制御波形Ｇ_Ｏの間の差と、目標波形Ｚ_Ｔ及びピッチング変位の制御波形Ｚ_Ｏの間の差とが閾値以下である場合（Ｂ５、Ｙｅｓ）、結果記憶ブロックＢ７において制御波形Ｇ_Ｏ及び制御波形Ｚ_Ｏを記憶する。

以上説明したように、制御装置３１は、実車衝突試験で得られたデータに基づいて少なくとも第１鉛直駆動アクチュエータ１０の上昇動作及び下降動作を制御する。次に、図１、図２及び図４から図７を用いて、第１鉛直駆動アクチュエータ１０の上昇動作及び下降動作について、詳細に説明する。図４は、実施形態１に係る自動車衝突模擬試験装置のピッチング動作を模式的に表す概略側面図である。図５は、実施形態１に係る自動車衝突模擬試験装置のピッチング動作中の供試体の状態を説明するための説明図である。図６は、実施形態１に係る自動車衝突模擬試験装置のピッチング動作中の供試体の高さを説明するための説明図である。図７は、実施形態１に係る自動車衝突模擬試験装置のピッチング動作を模式的に表す概略側面図である。

まず、図２に示すように、自動車衝突模擬試験装置１００は、ピストン１１ａの前端を接して配置された停止状態のスレッド２に対し、目標加速度（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、スレッド加速装置１１のピストン１１ａが作動してスレッド２を後方に打ち出す。自動車衝突模擬試験装置１００は、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。同時に、制御装置３１は、第１サーボ弁１０Ｓ及び第２サーボ弁９Ｓを制御する。

制御装置３１は、以下の手順を実行する。制御装置３１は、第１鉛直駆動アクチュエータ１０の上昇動作及び第２鉛直駆動アクチュエータ９の下降動作を行う（手順１）。この手順１において、制御装置３１は、第１鉛直駆動アクチュエータ１０の上昇動作として、第１サーボ弁１０Ｓを制御し、上昇方向１０Ｕの方向へ第１シリンダピストン１０ａを移動する。第１シリンダピストン１０ａを上昇方向１０Ｕの方向へ移動する移動量に連動して、後方昇降レール８が鉛直方向（Ｚ方向）に上昇する。これにより、上側スレッド４の後方支持脚６の先端のシュー６ａが摺動しながら上昇し、回転基準位置６Ｑの位置も上昇する。ここで回転基準位置６Ｑは、後方支持脚６が上側スレッド４に取り付けられたピンなどの回転中心の位置である。

また、制御装置３１は、第２鉛直駆動アクチュエータ９の下降動作として、第２サーボ弁９Ｓを制御し、下方に第２シリンダピストン９ａを移動する。第２シリンダピストン９ａを下方に移動する移動量に連動し、前方昇降レール７が下降する。これにより、上側スレッド４の前方支持脚５の先端のシュー５ａが摺動しながら下降し、回転基準位置５Ｑの位置も下降する。ここで、回転基準位置５Ｑは、前方支持脚５が上側スレッド４に取り付けられたピンなどの回転中心の位置である。

床面ＧＳから回転基準位置５Ｑの位置までのピッチング変位ＨＦとし、床面ＧＳから回転基準位置６Ｑの位置までのピッチング変位ＨＢとする。例えば、ピッチング変位ＨＦは、上述した図２に示す発射前高さＨＳよりも低くなり、ピッチング変位ＨＢは発射前高さＨＳよりも高くなる。その結果、上側スレッド４は、ピッチ角がつき、後端側がスレッド２に対してピン２６を中心に上昇するように回転する。

図５に示すように、自動車衝突模擬試験装置１００では、供試体１を搭載可能なスレッド２に自動車衝突時の加速度を加える。スレッド２に加速度Ｇが加わりスレッド２の速度Ｖが増加している間、供試体１が上昇するピッチング変位である、供試体１のダミー１ａの高さＨを再現している。時間ｔ１以後の、いわゆるリバウンド領域において、ピッチング変位である高さＨが増加から減少に最高点で転じることになる。この最高点では、供試体の鉛直方向の速度は０となる。本実施形態に係る自動車衝突模擬試験装置１００は、計測開始から加速度計測時間ｔ２まで加速度を計測する試験を行う。

図６において、曲線ＺＦ１は、実車における前輪の回転中心高さを示し、曲線ＺＢ１は、実車における後輪の回転中心高さを示す。図６に示す曲線ＺＦ１の挙動からも分かるように、実車衝突では、衝突の衝撃で前輪が一旦下降するとともに、前輪の弾性力により一転、車体前方が上昇することがある。このため、制御装置３１は、上述した手順１の処理後、実車衝突試験で得られたデータに基づいて第２鉛直駆動アクチュエータ９の上昇動作を制御する（手順２）。例えば、図６に示すように、ピッチング変位ＨＦは、上述した時間ｔ１となるまで、一度減少する（手順１）が、その後増加して、発射前高さＨＳよりも高くなる。なお、制御装置３１は、手順１の処理後、実車衝突試験で得られたデータに基づいて手順２を省略し、次に示す手順３を処理してもよい。

次に、図５に示すように、時間ｔ１以後において、制御装置３１は、第１鉛直駆動アクチュエータ１０の下降動作を行う（手順３）。制御装置３１は、実車衝突試験で得られたデータに基づいて供試体１の高さが最高点に達した後に、第１鉛直駆動アクチュエータ１０の下降動作を開始してもよい。また、制御装置３１は、実車衝突試験で得られたデータに基づいて供試体１の高さが最高点に達したと同時に第１鉛直駆動アクチュエータ１０の下降動作を開始してもよい。つまり、第１鉛直駆動アクチュエータ１０は、スレッド２が水平方向に移動中、かつ時間ｔ１以後のリバウンド領域において、供試体１のピッチング変位ＨＢを低減するように下降動作を行っていればよい。

以上説明したように、第１鉛直駆動アクチュエータ１０は、スレッド２が水平方向に移動中、かつ供試体１の高さが最高点に達した以後において、供試体１のピッチング変位ＨＢを低減するように下降動作を行う。これにより、供試体１に自動車衝突時の加速度を加えた直後に上昇した供試体１が着地する際に生じる供試体１への衝撃を低減することができる。また、供試体１は、上昇した供試体１が着地する際に生じる供試体１への衝撃を低減するダンパ等の緩衝機構を省くことができる。その結果、緩衝機構のペイロードが低減し、自動車衝突模擬試験装置１００は、実車衝突試験により近似した供試体１で試験することができる。このため、自動車衝突模擬試験装置１００は、スレッド２の移動時におけるピッチング動作の再現性を向上することができる。

図７に示すように、制御装置３１は、上述した手順３において、第１鉛直駆動アクチュエータ１０の下降動作として、第１サーボ弁１０Ｓを制御し、下降方向１０Ｄの方向へ第１シリンダピストン１０ａを移動する。第１シリンダピストン１０ａを下降方向１０Ｄの方向へ移動する移動量に連動して、後方昇降レール８が鉛直方向（Ｚ方向）に下降する。これにより、上側スレッド４の後方支持脚６の先端のシュー６ａが摺動しながら下降し、回転基準位置６Ｑの位置も下降する。例えば、制御装置３１は、第１鉛直駆動アクチュエータ１０により、自由落下よりも下降速度が速くなるように後方昇降レール８を引っ張ることができる。

手順３において、ピッチング変位ＨＢは、ピッチング変位ＨＦとピッチング変位ＨＢとの差を縮める方向に変化する。その結果、上側スレッド４は、後端側がスレッド２に対してピン２６を中心に下降するように回転する。そして、図５に示すように、供試体１のダミー１ａにおける鉛直方向（Ｚ方向）の変位が再現される。このため、本実施形態に係る自動車衝突模擬試験装置１００は、時間ｔ１以降のリバウンド域と呼ばれる時間帯におけるピッチングの状態を再現することができる。

次に、制御装置３１は、第２鉛直駆動アクチュエータ９の下降動作を行う（手順４）。制御装置３１は、上述した時間ｔ１よりも前に、第２鉛直駆動アクチュエータ９の下降動作を開始してもよく、時間ｔ１と同時に第２鉛直駆動アクチュエータ９の下降動作を開始してもよい。また、上述したように手順２の処理を省略した場合、制御装置３１は、手順４の処理をしなくてもよい。

また、制御装置３１は、前記第１鉛直駆動アクチュエータ１０及び第２鉛直駆動アクチュエータ９を制御して供試体１の姿勢を水平とする制御を行うことが好ましい。この構成により、供試体１に自動車衝突時の加速度を加えた直後に上昇した供試体１が着地するまでの供試体１の姿勢を実車衝突試験の実車の姿勢により近似させることができる。このため、自動車衝突模擬試験装置１００は、スレッド２の移動時におけるピッチング動作の再現性を向上することができる。

図７に示すように、制御装置３１は、第２鉛直駆動アクチュエータ９の下降動作を行うと、前方昇降レール７が鉛直方向（Ｚ方向）に下降する。これにより、上側スレッド４の前方支持脚５の先端のシュー５ａが摺動しながら下降し、回転基準位置５Ｑの位置も下降する。

制御装置３１は、上述した手順４の処理後、実車衝突試験で得られたデータに基づいて第１鉛直駆動アクチュエータ１０及び第２鉛直駆動アクチュエータ９の下降動作を制御し、ピッチング変位ＨＦとピッチング変位ＨＢとの値を同じとし、供試体１を水平となるように制御する。供試体１を水平でない場合、制御装置３１は、処理を手順３に戻し、第１鉛直駆動アクチュエータ１０及び第２鉛直駆動アクチュエータ９の下降動作を継続する。供試体１を水平である場合、制御装置３１は、処理を終了し、第１鉛直駆動アクチュエータ１０及び第２鉛直駆動アクチュエータ９の動作を停止する。

これにより、シュー５ａが前方昇降レール７を通過し、シュー６ａが後方昇降レール８を通過する姿勢が安定し、供試体１の着地の衝撃を緩和することができる。供試体１が着地する場合のピッチング変位ＨＦまたはピッチング変位ＨＢは、発車前高さＨＳよりも低いことがより好ましい。これにより、供試体１の損傷を低減することができる。その結果、供試体１を繰り返し使用することができる。例えば、図６に示すように、制御装置３１は、加速度計測時間ｔ２を超えた時間ｔ３においてピッチング変位ＨＦ及びピッチング変位ＨＢを一致させる。これにより、床面ＧＳ近傍の着地レベルによる衝撃を試験結果として取り込むおそれを低減することができる。

上述したように、本実施形態に係る自動車衝突模擬試験装置１００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１を搭載可能なスレッド２と、スレッド２に向けて加速度を与えて、スレッド２を移動させるスレッド加速装置１１と、供試体１におけるスレッド２の移動方向後方にピッチング変位ＨＢを与える第１鉛直駆動アクチュエータ１０と、第１鉛直駆動アクチュエータ１０を制御する制御装置３１とを含む。制御装置３１は、ピッチング変位ＨＢを与える第１鉛直駆動アクチュエータ１０の上昇動作を制御すると共に、実車衝突試験で得られたデータに基づいて供試体１の下降状態を模擬するために第１鉛直駆動アクチュエータ１０の下降動作を制御する。

また、本実施形態に係る自動車衝突模擬試験の制御方法は、水平な前後方向に沿って移動自在に支持されて、供試体１が搭載されたスレッド２の移動中にピッチング動作を与える自動車衝突模擬試験の制御方法である。自動車衝突模擬試験の制御方法は、供試体１におけるスレッド２の移動方向（Ｘ方向）後方にピッチング変位ＨＢを増加させた後に、実車衝突試験で得られたデータに基づいてピッチング変位ＨＢを低減する。その結果、図６に示す計測開始から加速度計測時間ｔ２までの実車の挙動である曲線ＺＢ１を模擬することができる。

本実施形態に係る自動車衝突模擬試験装置１００及び制御方法は、供試体１に自動車衝突時の加速度を加えた直後に生じる鉛直方向（Ｚ方向）のピッチング変位を再現すると共に、リバウンド領域のピッチング変位も再現することができる。このため、上述した自動車衝突模擬試験装置１００及び制御方法は、スレッド２の移動時におけるピッチング動作の再現性を向上することができる。

（実施形態２）
次に、実施形態２に係る自動車衝突模擬試験装置１００について説明する。実施形態２において、自動車衝突模擬試験装置１００は、第２鉛直駆動アクチュエータ９を動作させない。図８は、実施形態２に係る自動車衝突模擬試験装置の動作中の供試体の高さを説明するための説明図である。以下の説明においては、上述した実施形態と同じ構成要素には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

まず、本実施形態に係る自動車衝突模擬試験装置１００は、ピストン１１ａの前端を接して配置された停止状態のスレッド２に対し、目標加速度（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、スレッド加速装置１１のピストン１１ａが作動してスレッド２を後方に打ち出す。自動車衝突模擬試験装置１００は、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。同時に、制御装置３１は、第１サーボ弁１０Ｓ及び第２サーボ弁９Ｓを制御する。制御装置３１は、以下の手順を実行する。制御装置３１は、第１鉛直駆動アクチュエータ１０の上昇動作を行う（手順１１）。

図４に示すように、制御装置３１は、第１鉛直駆動アクチュエータ１０の上昇動作を行うと、後方昇降レール８が鉛直方向（Ｚ方向）に上昇する。これにより、上側スレッド４の後方支持脚６の先端のシュー６ａが摺動しながら上昇し、回転基準位置６Ｑの位置も上昇する。これにより、上側スレッド４は、後端側がスレッド２に対してピン２６を中心に上昇するように回転する。

図８において、曲線ＺＦ２は、実車における前輪の回転中心高さを示し、曲線ＺＢ２は、実車における後輪の回転中心高さを示す。図８に示す曲線ＺＦ２の挙動からも分かるように、実車衝突では、衝突の衝撃で前輪が一旦下降することがある。

本実施形態の制御装置３１は、手順１１において第２鉛直駆動アクチュエータ９の動作をさせていないが、上側スレッド４は、後端側がスレッド２に対してピン２６を中心に上昇するように回転するので、前方昇降レール７が下降する。このため、上側スレッド４の前方支持脚５の先端のシュー５ａが摺動しながら下降し、回転基準位置５Ｑの位置も下降する。

次に、図５に示す時間ｔ１以後において、制御装置３１は、第１鉛直駆動アクチュエータ１０の下降動作を行う（手順１２）。制御装置３１は、実車衝突試験で得られたデータに基づいて供試体１の高さが最高点に達した後に、第１鉛直駆動アクチュエータ１０の下降動作を開始してもよい。また、制御装置３１は、実車衝突試験で得られたデータに基づいて供試体１の高さが最高点に達したと同時に第１鉛直駆動アクチュエータ１０の下降動作を開始してもよい。つまり、第１鉛直駆動アクチュエータ１０は、スレッド２が移動中、かつ時間ｔ１以後のリバウンド領域において、供試体１のピッチング変位ＨＢを低減するように下降動作を行っていればよい。

これにより、スレッド２に自動車衝突時の水平方向の加速度を加えた直後に上昇した供試体１が着地する際に生じる供試体１への衝撃を低減することができる。また、供試体１は、上昇した供試体１が着地する際に生じる供試体１への衝撃を低減するダンパ等の緩衝機構を省くことができる。その結果、緩衝機構のペイロードが低減し、自動車衝突模擬試験装置１００は、実車衝突試験により近似した供試体１で試験することができる。このため、自動車衝突模擬試験装置１００は、スレッド２の移動時におけるピッチング動作の再現性を向上することができる。

図７に示すように、制御装置３１は、手順１２において第１鉛直駆動アクチュエータ１０の下降動作を行うと、後方昇降レール８が鉛直方向（Ｚ方向）に下降する。これにより、上側スレッド４の後方支持脚６の先端のシュー６ａが摺動しながら下降し、回転基準位置６Ｑの位置も下降する。例えば、制御装置３１は、第１鉛直駆動アクチュエータ１０により、後方昇降レール８を自由落下よりも下降速度が速くなるように引っ張ることができる。

ピッチング変位ＨＢは、ピッチング変位ＨＦとピッチング変位ＨＢとの差を縮める方向に変化する。その結果、上側スレッド４は、後端側がスレッド２に対してピン２６を中心に下降するように回転する。このため、本実施形態に係る自動車衝突模擬試験装置１００は、時間ｔ１以降のリバウンド域と呼ばれる時間帯におけるピッチングの状態を再現することができる。

図７に示すように、制御装置３１は、第１鉛直駆動アクチュエータ１０の下降動作を行うと、後方昇降レール８が前方昇降レール７に揃うように鉛直方向（Ｚ方向）に下降する。これにより、上側スレッド４の前方支持脚５の先端のシュー５ａが摺動しながら下降し、回転基準位置５Ｑの位置も下降することもある。

制御装置３１は、上述した手順１２の処理の後、実車衝突試験で得られたデータに基づいて第１鉛直駆動アクチュエータ１０の下降動作を制御し、ピッチング変位ＨＦとピッチング変位ＨＢとの値を同じとし、供試体１を水平となるように制御する。供試体１を水平でない場合制御装置３１は、処理を手順１２に戻し、第１鉛直駆動アクチュエータ１０の下降動作を継続する。供試体１を水平である場合、制御装置３１は、処理を終了し、第１鉛直駆動アクチュエータ１０の動作を停止する。

これにより、シュー５ａが前方昇降レール７を通過し、シュー６ａが後方昇降レール８を通過する姿勢が安定し、供試体１の着地の衝撃を緩和することができる。供試体１が着地する場合のピッチング変位ＨＦまたはピッチング変位ＨＢは、発車前高さＨＳよりも低いことがより好ましい。これにより、供試体１の損傷を低減することができる。その結果、供試体１を繰り返し使用することができる。本実施形態に係る自動車衝突模擬試験装置１００は、計測開始から加速度計測時間ｔ２まで加速度を計測する試験を行う。例えば、図８に示すように、制御装置３１は、加速度計測時間ｔ２を超えた時間ｔ３においてピッチング変位ＨＦ及びピッチング変位ＨＢを一致させる。これにより、床面ＧＳ近傍の着地レベルによる衝撃を試験結果として取り込むおそれを低減することができる。

本実施形態に係る自動車衝突模擬試験装置１００及び制御方法は、スレッド２に自動車衝突時の水平方向の加速度を加えた直後に生じる鉛直方向（Ｚ方向）のピッチング変位を再現すると共に、リバウンド領域のピッチング変位も再現することができる。このため、上述した自動車衝突模擬試験装置１００及び制御方法は、スレッド２の移動時におけるピッチング動作の再現性を向上することができる。本実施形態に係る自動車衝突模擬試験装置１００は、図８に示すように、計測開始から加速度計測時間ｔ２までの実車の挙動を模擬することができる。

（実施形態３）
次に、実施形態３に係る自動車衝突模擬試験装置１００について説明する。実施形態３において、自動車衝突模擬試験装置１００は、第１鉛直駆動アクチュエータ１０が昇降させる後方昇降レール８の長さを延長する延長レールを備えている。図９は、実施形態３に係る自動車衝突模擬試験装置を模式的に表す概略側面図である。以下の説明においては、上述した実施形態と同じ構成要素には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

上述したように、シュー６ａは後方昇降レール８を通過する場合、第１鉛直駆動アクチュエータ１０の昇降に応じて上下する。供試体１のピッチング動作となる第１鉛直駆動アクチュエータ１０の上昇動作で加える加速度は大きいので、後方昇降レール８も反力を受ける。このため、後方昇降レール８は、剛性の高い金属を厚くする必要がある。これに対して、供試体１の下降状態を模擬するために第１鉛直駆動アクチュエータ１０の下降動作を制御する場合、第１鉛直駆動アクチュエータ１０の下降動作で加える加速度は、上昇動作で加える加速度よりも小さくてもよい。

後方昇降レール８は、後方昇降レール８が上昇しながらシュー６ａが移動する上昇領域では、剛性を高めたレールとし、後方昇降レール８が下降しながらシュー６ａが移動する下降領域では上昇領域と比較して、上昇領域の剛性以下とするレールとすることができる。この構造により、後方昇降レール８は、安価に製造することができる。

例えば、図９に示すように、後方昇降レール８は、後方昇降レール８の後方端面８ｅに支持部材８ｂで支持された延長レール８ａを付加してもよい。延長レール８ａは、下降しながらシュー６ａが移動するレールである。延長レール８ａは、後方昇降レール８の剛性以下とすることで、安価とすることができる。また、自動車衝突模擬試験装置１００は、試験時間が長くなり、供試体１の下降状態を模擬するために第１鉛直駆動アクチュエータ１０の下降動作時間が長くなった場合でも、長さを調整した延長レール８ａを付加するだけで対応することができる。前方昇降レール７も後方昇降レール８と同様に、延長レールを付加してもよい。

なお、上述した実施形態１から実施形態３に係る自動車衝突模擬試験装置１００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ことができる。また、実施形態１から実施形態３に係る自動車衝突模擬試験装置１００は、ピッチング動作と共に水平面内の回転運動を伴うヨーイング用スレッドなどを使用した自動車衝突模擬試験装置にも適用することができる。

１供試体
１ａダミー
２スレッド
３レール
４上側スレッド
５前方支持脚
５ａシュー
５Ｑ回転基準位置
６後方支持脚
６ａシュー
６Ｑ回転基準位置
７前方昇降レール
８後方昇降レール
８ａ延長レール
８ｅ後方端面
８ｂ支持部材
９Ｓサーボ弁
９ａシリンダピストン
９鉛直駆動アクチュエータ
９ｂ流体シリンダ
１０Ｓサーボ弁
１０ａシリンダピストン
１０鉛直駆動アクチュエータ
１０Ｄ下降方向
１０Ｕ上昇方向
１０ｂ流体シリンダ
１１スレッド加速装置
１１ａピストン
２１ピッチング装置
２２スライダ
２３縦フレーム
２４上下ガイドレール
２５支持ブラケット
２６ピン
２７連結ブラケット
３１制御装置
６０ピッチング装置用油圧装置
６１収容タンク
６２供給ポンプ
６３冷却装置
６４、６５配管
１００自動車衝突模擬試験装置
ＨＢ、ＨＦピッチング変位

Claims

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、
前記スレッドに向けて加速度を与えて前記スレッドを移動させるスレッド加速装置と、
前記供試体の前記スレッドの移動方向後方にピッチング変位を与える第１鉛直駆動アクチュエータと、
前記ピッチング変位を与える前記第１鉛直駆動アクチュエータの上昇動作を制御すると共に、実車衝突試験で得られたデータに基づいて前記供試体の下降状態を模擬するために前記第１鉛直駆動アクチュエータの下降動作を制御する制御装置と、
を含むことを特徴とする自動車衝突模擬試験装置。
前記第１鉛直駆動アクチュエータは、前記スレッドが水平方向の移動中、かつ前記供試体の高さが最高点に達した以後において、前記供試体のピッチング変位を低減するように下降動作を行ってい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。
前記第１鉛直駆動アクチュエータよりも前記スレッド加速装置寄りに配置される第２鉛直駆動アクチュエータをさらに含み、
前記制御装置は、前記第１鉛直駆動アクチュエータの下降動作後に、前記第１鉛直駆動アクチュエータ及び前記第２鉛直駆動アクチュエータを制御して前記供試体の姿勢を水平とする制御を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の自動車衝突模擬試験装置。
前記第１鉛直駆動アクチュエータの昇降に応じて上下する昇降レールと、前記供試体と連結され、かつ前記昇降レールを移動するスライダと、をさらに含み、
前記昇降レールは、前記スレッドの移動方向後方の前記昇降レールの後端に連続して、かつ前記第１鉛直駆動アクチュエータの下降動作中において前記スライダが移動する延長レールが付加されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の自動車衝突模擬試験装置。
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の移動中にピッチング動作を与える自動車衝突模擬試験の制御方法であって、
前記供試体の前記スレッドの移動方向後方にピッチング変位を増加させた後に、実車衝突試験で得られたデータに基づいて前記ピッチング変位を低減するように第１鉛直駆動アクチュエータを制御することを特徴とする自動車衝突模擬試験の制御方法。