JP2020091098A - 単位型振動試験用治具 - Google Patents

Abstract

【課題】振動耐久試験における対象物の大きさや長さが変更されても、組み合わせで、対応が可能になる単位型振動試験用治具を提供する。【解決手段】矩形板状の中央支柱部３と、この中央支柱部の左右にそれぞれ直交するように配設された矩形板状の側面支柱部５、６とで水平断面形状が略Ｈ型の柱状部８が構成される。この中央支柱部３の少なくとも上端面３ａを覆うように設けられている矩形板状の天面部９と、中央支柱部３の少なくとも下端面３ｂを覆うように設けられている矩形板状の底面部１１と、が配設されている。天面部９および底面部１１におけるそれぞれの前縁部９ａ、１１ａの近傍と後縁部９ｂ、１１ｂの近傍とに、列状に複数の貫通孔１３，１５が穿設されている。このような単位型振動試験用治具とすることで、堅牢で軽量、かつ振動耐久試験のコストを低くすることが、可能になる。【選択図】 図１

Description

本発明は、振動耐久試験に用いる振動試験治具に関する。振動耐久試験の対象物の形状の変化に対応して組み合わせで対応することが可能な単位型振動試験用治具に関する。

一般的に用いられる振動耐久試験に用いる振動試験治具は、試験対象物の形状が変わるごとに、作り変えられる。したがって、試験対象物の形状に対応する数の分だけ専用の振動試験治具が存在する。自動車部品などは、車種が変わるごとに大きさ、形状が変わることが多く、振動耐久試験に用いる振動試験治具は、その都度、作り変えを要求されることが多い。その分、振動耐久試験のコストが上昇してしまう。

振動試験治具に関する公開技術は比較的少ない。その一つとして、特許文献１の提案があった。提案内容は以下の通りである。振動耐久試験に用いる振動試験機には、加振力、加振周波数および加振加速度に限界があり、振動耐久試験の試験対象物の重量と、要求される加振周波数および加振加速度を要求条件に沿うように治具の許容重量が設定される。このため、繊維強化プラスチックで振動試験治具を作製するという提案である。しかし、単なる材料提案のため審査請求を断念されたものであり、本発明の提案内容とは目的が全く異なるものである。

特許文献２には、試験対象物の振動耐久試験をＸ、Ｙ、Ｚ方向で行う場合、試験方向ごとに取付板の取り付け方向をその都度変える必要があり、段取り作業の手間と時間がかかる問題を解決させるために提案された。その提案内容は、指示台の上に回動球体があり、回動球体に取り付けられた一部が平面に形成され、その平面上に試験対象物が取り付けできる平板上の取付台が設けられた構成である。回動球体を水平に固定、右に９０度回転あるいは左に９０度回転して固定することにより、試験対象物の姿体を変化させることができる。このことによって、振動方向が一定であっても、試験対象物の振動耐久試験をＸ、Ｙ、Ｚ方向で行うことができるものである。

実開平４−４３２４４号公報 実開平３−２７３３６号公報

上述した特許文献の記載は、試験対象物の振動耐久試験をそれぞれの目的にしたがって果たすことができるものである。しかし、本発明が対象とする試験対象物のように大きいもの、小さいもの、長いもの、長くて段差があるものなど、形状の変化が自動車等の場合、年度ごとあるいは数年度ごとというように、デザインが変化することが多い。その様な変化に対し、振動耐久試験を行う場合、試験対象物に合わせ、振動試験治具をその都度作り変えることが要求される。そのため、デザインを変更させるごとに費用がかさみ、この費用を安価にすることが求められているのが現状である。

そこで、本発明の目的は、上述したような問題を解決しようとするものであり、構造が簡単で単位型の振動試験治具とすることで、デザインの変化に対応させやすい組み合わせが可能な単位型振動試験治具を提供することにある。

上述の目的を達成するための発明１では、矩形板状の中央支柱部と、前記中央支柱部の左右にそれぞれ直交するように配設された矩形板状の側面支柱部と、で構成された水平断面形状が略Ｈ型に形成された柱状部と、前述の矩形板状の中央支柱部の少なくとも上端面を覆うように設けられている矩形板状の天面部と、前述の矩形板状の中央支柱部の少なくとも下端面を覆うように設けられている矩形板状の底面部と、を有している。これらの天面部および底面部において、それぞれの前縁部の近傍および後縁部の近傍に、水平ベースプレートへの取り付けや二段あるいは三段の組み合わせの際に固定するため、前述の柱状部の空間部内に貫通するように、列状に複数の貫通孔が穿設されている箱状の単位型振動試験用治具、を提供する。

本発明によれば、構造が簡単で単位型の振動試験治具とすることで、振動耐久試験対象物の大きさや長さあるいはデザインの変化などに対応させやすい組み合わせが自由で、取り付け作業がし易い単位型振動試験治具を提供することが可能になる。

（発明が解決するためのその他の手段）
上記のような発明１における柱状部の下位概念となる発明２として、前述の中央支柱部の右側端面もしくは左側端面が接する前記左右の側面支柱部の内側対向面のそれぞれの部分に浅い溝が穿設されている。この浅い溝に先に説明した中央支柱部の当接する側端面部分が嵌め込められて、固定されている箱状の単位型振動試験用治具とすることができる。

このような構成であると、浅い溝を使い接着剤を使用して接合することができ、正確かつ簡単に組み立てが可能である。また、柱状部をＨ型としたことにより、低周波で行う振動耐久試験において、十分な堅牢性を発揮でき、安価な単位型振動試験治具として提供することが可能になる。特に、形状による堅牢性を保ちながら、材料を比較的軽い樹脂材料とすることができ、各部分の板厚を薄くできる。このことから振動試験治具の耐振動のための重量増加を抑制することが可能になる。

上記の発明における中央支柱部の下位概念である発明３として、前述されている天面部および底面部と、前述の中央支柱部のそれぞれの端面部分が、先の天面部および底面部のそれぞれに穿設された浅い溝に、前述の中央支柱部のそれぞれの端面部分が、嵌め込み固定されている発明1または発明２の箱状の単位型振動試験用治具とすることができる。

上述のような構成であると、接着材等を使用することにより簡単に組み立てができる。また、浅い溝を設けて接着剤で接合することができるので、低周波で行う振動耐久試験においても、治具として十分な堅牢性を発揮でき、安全かつ安価な単位型振動試験治具を提供することが可能になる。上記と発明２と同様、材料を比較的軽い樹脂材料が使用できるので、軽量になると同時に、形状の効果である堅牢性を有し、耐振動のための重量増加を抑制することが可能になる。

上記のような発明１の下位概念である発明４として、前記左右の側面支柱部のそれぞれの上端面の近傍および下端面の近傍に、それぞれ側面部分に金具などを使用して補助的に固定することが可能な列状でかつ複数の貫通孔が穿設されている発明1、発明２および発明３のいずれか一つに記載されている単位型振動試験用治具とすることができる。

上記の発明４のような構成であれば、上述の左右の側面支柱部を水平ベースプレートにＬ字型補助金具で、ネジ締め固定や、単位型振動試験用治具を二段に組み合わせる際に段間固定用の補助金具で固定することができるので、振動耐久試験装置として堅牢性を高めることが可能になる。また、二段や三段に組み立てる際の天面部と底面部の接合する間に、接着剤や両面テープなどを使用して組み立てが可能であり、組み立てやすく堅牢性を高めることも可能である。

上記の発明１〜４の下位概念である発明５として、前述のＨ型柱状部を構成する左右の側面支柱部から、空間部側に突出するように、中央支柱部の前後かつ左右対称に設けられた突起状の補助支柱部が設けられた発明1の箱状の単位型振動試験用治具とすることができる。上記の発明５のような構成であれば、Ｚ方向の堅牢性を軽量のまま実現可能である。

上記の発明１〜４の下位概念である発明６として、前述のＨ型柱状部を構成する中央支柱部の前面側及び背面側の面対称になる位置にそれぞれ補助支柱部が設けられた発明１の単位型振動試験用治具とすることができる。上記の発明６のような構成であれば、Ｚ方向の堅牢性を高めること可能であると同時に全体の堅牢性も高めることが可能となる。

上記の発明１の下位概念である発明７として、前述の水平の断面形状が略Ｈ型に形成された柱状部と、この柱状部の上端全面部分を覆うように配設された天面部と、前述の柱状部の下端全面部分を覆うように配設されている底面部のそれぞれが一体に形成された発明1の箱状の単位型振動試験用治具とすることができる。この発明７のように構成すれば、特に、Ｚ方向の堅牢性が高い治具とすることが可能である。

上記の発明１の下位概念である発明８として、前述の水平の断面形状が略Ｈ型に形成された一体型の柱状部と、前記支柱部の上端を覆うように設けられている矩形板状の天面部と、前記柱状部の下端を覆うように設けられている矩形板状の底面部と、を有し、前記天面部および前記底面部におけるそれぞれの前縁部の近傍と後縁部の近傍とに、取り付けまたは固定するための列状に複数の貫通孔が穿設されている単位型振動試験用治具とすることができる。この発明８のように構成すれば、天面部と底面部のみを接着固定するのみで、治具として完成させることができる。同時に上記発明７と同等の堅牢性が高い治具とすることが可能である。

図１は、本発明に係る単位型振動試験治具を左斜め上方からみた外観斜視図である。 図２は、図１におけるＢ−Ｂ矢視線横断面図である。 図３は、図１におけるＡ−Ａ矢視線縦断面図である。 図４は、本発明に係る二段の単位型振動試験治具を左斜め上方からみた外観斜視図である。 図５は、本発明に係る三段の単位型振動試験治具を左斜め上方からみた外観斜視図である。 図６は、本発明に係る二段のうち上段のみを小型にした単位型振動試験治具を左斜め上方からみた外観斜視図である。 図７は、本発明に係る単位型振動試験治具のＸ、Ｙ、Ｚ方向の定義を示す図である。 図８は、中型バスのダンパー用振動耐久試験装置において、本発明の二段の単位型振動試験治具使用した例を左斜め上方からみた外観斜視図である。 図９は、図８のＣ―Ｃ矢視線縦断面において、ネジ固定の部分をスナップフィットに置き換えた場合の仮想断面図である。 図１０は、図９のスナップフィット部分の仮想断面拡大図である。 図１１は、クランク状に曲がりくねったマフラーの振動耐久試験装置において、本発明の図１に示す単位型振動試験治具と本発明の図６に示す単位型振動試験治具を使用した例の左斜め上方からみた外観斜視図である。 図１２は、空間部を削り出しで形成した単位型振動試験治具の左斜め上方からの外観斜視図である。 図１３は、四つの補助支柱部を設けた実施態様の単位型振動試験治を左斜め上方からみた外観斜視図である。 図１４は、図１３のＤ−Ｄ矢視線横断面図である。 図１５は、補助支柱部を設けた単位型振動試験治具の変形例を左斜め上方からの外観斜視図である。 図１６は、図１５のＥ−Ｅ矢視線横断面図である。 図１７は、図１における天面部と底面部とが、側面支柱部の上端面および下端面まで含めて覆う実施態様の単位型振動試験治具を左斜め上方からみた外観斜視図である。 図１８は、図１７におけるＦ−Ｆ矢視線縦断面図である。 図１９は、図１７におけるＧ−Ｇ矢視線横断面図である。

以下に本発明の単位型振動試験治具の実施の形態を図１〜図１９に示す図面に基づいて説明する。

（実施形態の説明）
本発明の単位型振動試験治具の基本となる実施の形態は、図１〜図３のような簡単な構成であり、全体の構成は略直方体の箱状である。これら図１〜図３を参照して、本発明に係る単位型振動試験治具１の実施態様を以下に説明する。

単位型振動試験治具１は、矩形状かつ板状の中央支柱部３と、この中央支柱部３の図面右側に直交するように立設さている矩形状で板状の側面支柱部５と、この中央支柱部３の図面左側に直交するように立設されている矩形状で板状の側面支柱部６と、で水平の断面形状が略Ｈ型に形成された柱状部８が形成されている。この明細書で記載した矩形状とは、直角四辺形を示すものであり、長方形も正方形も含む類似形状のすべてを示す意味合いである。なお、この明細書の発明の概念で定義した形状は、各図において示している通りであり、以下の説明では、その形状の記載を省略する。

柱状部８を構成する中央支柱部３は、側面支柱部５および側面支柱部６の垂直方向すなわち、Ｚ方向の長さに比較して、少し長さが短く形成されている。すなわち、天面部９と底面部１１のそれぞれの厚み分だけ短く形成されている。したがって、天面部９は、中央支柱部３の上端面３ａに、天面部９の中央部分が載るように配設され、接着剤で固着されている。底面部１１は、中央支柱部３の下端面３ｂを載せるように配設され、接着剤で固着されている。側面支柱部５と側面支柱部６は、天面部９および底面部１１の左右の側端縁および中央支柱部３の右側端面３ｃと左側端面３ｄを挟むように、当接部分を接着剤で固着して、箱状の単位型振動試験治具１を形成している。このように形成されることにより、後述する振動耐久試験で破壊することなく、治具としての堅牢な単位型振動試験治具１とすることが出来るのである。

また、堅牢さを発揮する構成を以下に説明する。天面部９および底面部１１のそれぞれの内側対向面には、中央支柱部３の上端面３ａおよび下端面３ｂと接する、すなわち、前縁部９ａと後縁部９ｂとの間を二等分する線上の近傍部分ならびに前縁部１１ａと後縁部１１ｂとの間を二等分する線上の近傍部分に、嵌め込みが可能な深さ１〜３mm、例えば、１．５ｍｍの浅い溝が、中央支柱部３の厚みに相当する幅で穿設されている。同様に、右側の側面支柱部５および左側の側面支柱部６の内側対向面には、中央支柱部３の右側の側端面３ｃもしくは左側の側端面３ｄと接する、すなわち側面支柱部５と側面支柱部６との対向面を二等分する線上の部分に嵌め込みが可能な数１〜３mm、例えば、１．５ｍｍの浅い溝が、中央支柱部３の厚みに相当する幅で穿設されている。その上で、中央支柱部３において、上端面３ａは天面部の浅い溝にはめ込まれ、下端面３ｂは底面部の浅い溝にはめ込まれて、それぞれ接着されている。同様に、中央支柱部３の右側の側端面３ｃは、右側の側面支柱部５に穿設された浅い溝、例えば、１．５ｍｍにもはめ込まれ、また、左側の側端面３ｄは、左側の側面支柱部６に穿設された浅い溝、例えば、１．５ｍｍおよび中央支柱部３の厚みに相当する幅の溝にはめ込まれ、それぞれが接着されている。接着剤は例えば、アクリルモノマー系耐熱接着剤を使用することにより、強力な固定が実現できる。

このような嵌め込みと接着剤による接着での組み立ては、位置決めが素早くでき、組み立てを短時間で終了させることができる。また、嵌め込み用の溝は、フライス加工のような削り出しが可能であり、精度が高く短時間での加工が可能であり、能率的に組み立てができる。

これらの材質は、例えば、ケミカルウッドである比重０．６９程度のエポキシ樹脂硬化物が用いられことが好ましい。このような材料であれば、軽くて堅牢性に富み適切な剛性を持つ材質である。このような材質の単位型振動試験治具１は、振動耐久試験コストを安価にすることが可能である。振動試験治具を構成する材料の重量が、本発明で採用したケミカルウッドのように軽ければ、必要十分な振動をかけることができ易くなる。振動試験治具に構成するとき、組み立てに接着剤を用いることが可能である。同時に、共振周波数が下がるような変化が起こりにくいのである。また、ネジ締め部分の座屈も生じにくく、長持ちすることが可能である。

これら中央支柱部３、右側の側面支柱部５、左側の側面支柱部６、天面部９および底面部１１の材質は、例えば、現状一般的に使用される振動試験治具はアルミニウム合金（比重２．７ｇ／㎤）で作製されることが多い。本発明の柱状部８を略Ｈ型にした構成では、ケミカルウッドである比重０．７〜０．８ｇ／㎤ のエポキシ樹脂硬化物を用いることが可能であり、重さをアルミニウム合金の約１／３〜１／４にすることができる。このように振動試験治具１を軽くすることにより、振動耐久試験の作業者の負担を軽くし、取り付けや固定の作業効率を上げることが可能になる。

天面部９の前縁部９aと後端部９ｂに沿うように、すなわち、それぞれの縁に沿うように、貫通孔１３が天面部９の厚み方向に貫通して直線状の等間隔に複数穿設されている。さらには、振動耐久試験の対象物の高さが高いときは、単位型振動試験治具１を二段あるいは三段に重ねて高さを変える際、組み合わせるためにボルト・ナットや平ワッシャーからなるネジ止め固定する孔としても使用される。

同様に、底面部１１の前縁部１１aと後縁部１１ｂに沿うように、すなわち、それぞれの縁に沿うように、ボルトとナットや平ワッシャーで構成されるネジなどの取り付け用の貫通孔１５が底面部１１の厚み方向に貫通して直線状に複数穿設されている。図面には３個の貫通孔１５が設けられている。貫通孔１５は、単位型振動試験治具１を振動試験装置の水平ベーステーブルに取り付ける際のねじ止めとして使用される。

また、側面支柱部５の上端面側と下端面側とのそれぞれ縁部に沿って複数、例えば四つの予備孔１７が穿設されている。同様に、側面支柱部６の上端面側と下端面側とのそれぞれ縁部に沿って複数、例えば四つの接続補強などの金具などの取り付け用の予備孔１９が穿設されている。図面では等間隔の４個が穿設された例を示しているが、大きさが変われば、大きさに準じて変更される。

上述したように柱状部８の横断面の形状が略Ｈ型に構成した理由は、薄い板の組み合わせであっても振動耐久試験の強度に耐えられるからである。そして、このように薄くすることができると、重さを軽くすることができるからでもある。さらに、振動耐久試験の水平ベーステーブル２５に取り付ける際にも、また、単位型振動試験治具１を重ねて取り付ける際にも、レンチなどの道具を入れて作業者の手が自由に動かすことが可能になる空間部７を図２や図３に示すように、前面側にも、後面側にも有しているからである。

前述の貫通孔１３の説明で、単位型振動試験治具１を二段にする可能性を説明した。具体的には、例えば大きさが全く同一の単位型振動試験治具１を二段にした単位型振動試験治具２０を図４に示した。下段の単位型振動試験治具１の天面部９の前縁部９ａ側の３つの貫通孔１３および図では見えないが、後縁部９ｂ側の３つの貫通孔１３と、上段の単位型振動試験治具１の底面部１１の前縁部１１ａ側の３つの貫通孔１５および図では見えないが、後縁部１１ｂ側の３つの貫通孔１５とにおいて、二段にしたい際のそれぞれ対向する貫通孔同士において、ボルトとナット、ワッシャーとで構成するネジ２３でそれぞれ６ヶ所がネジ止めされている。これらの孔は、単位型振動試験治具１の大きさや強度が変わるときなど、求められる設計条件により変えることが可能である。

なお、図４以降に示す単位型振動試験治具の部分の番号において、機能が同じ部分の番号は、図１〜図３で示した番号と同じ番号を使用して、説明する。

また、大きさが全く同一の単位型振動試験治具１を三段にした単位型振動試験治具３０を図５に示した。ネジ２３でネジ止めする構成については、図４の場合と全く同一なので、説明を省略する。さらに、単位型振動試験治具１と垂直方向、すなわち、Ｚ方向の高さが低い単位型振動試験治具４０とを、図４や図５の例と同様にネジ２３で結合した単位型振動試験治具５０の変形した実施態様を図６に示した。

上記で説明してきた単位型振動試験治具１、単位型振動試験治具２０、単位型振動試験治具３０、単位型振動試験治具４０および単位型振動試験治具５０から選択し、組み合わせることができる。振動耐久試験の対象物のモデルが変更されて高さや形が変わった際に、いちいち振動試験治具を作り替えしなくても済む。数種類の単位型振動試験治具を準備しておけばよく、臨機応変に振動試験装置に振動耐久試験の対象物をセットすることができる。結果的に、振動試験のコストを低くすることができ、経済的である。

これら上述してきた単位型振動試験治具で、振動耐久試験が行われるが、このような単位型振動試験治具に要求される重要な条件は、種々の振動が加えられるが、振動耐久試験に用いられる振動周波数の範囲より高い固有振動数でなければ、試験中に破壊されてしまう。この点の確認をするため、一般的に、三方向の振動試験を行い共振周波数の測定をして、振動試験治具として使用できるかどうかを、明確にしておかなければならない。

図７に示すように、単位型振動試験治具のＸとＹとＺとの三方向を定義して、本発明の実験の説明をする。これらのＸとＹとＺとの三方向の定義は二段の単位型振動試験治具２０も三段の単位型振動試験治具３０も同様とする。実験用試料の説明を以下に詳述する。

（単位型振動試験治具の共振周波数測定例１）
一段の測定対象は、図1と同様な形状において、材量はすべて低温プリプレグ用レイアップ型エポキシボードＷＢ−０６９１、比重０．６９のケミカルウッドを用いた。縦（Ｚ方向）寸法２５０ｍｍ、横（Ｘ方向）の寸法１１０ｍｍ、奥行き（Ｙ方向）の寸法１５０ｍｍ、溝の深さは１．５ｍｍ、溝の幅は嵌め込みの板の厚みとほぼ同様とした。中央支柱部の厚みは６ｍｍ、左右の側面支柱部の厚みは15ｍｍ、天面部及び底面部の厚みは10ｍｍ、接着剤は、工業用アクリルモノマー系耐熱接着剤である高圧ガス工業株式会社のペガロック９４５０を用いて接着し、一段の単位型振動試験治具１を６台作製した。

このように準備をした単位型振動試験治具１を用いて、一段の単位型振動試験治具１、二段の単位型振動試験治具２０および三段の単位型振動試験治具３０を実施態様で説明したように、貫通孔１３および貫通孔１５にボルトを差し込み、平ワッシャーを介してナットでしめるネジ締めで、二段と三段の単位型振動試験治具を作製し、測定をした。

なお、水平ベーステーブルとの固定は、Ｍ６六角穴付ボルトＬ２０で平ワッシャー（６×１３×１．０）を介してＭ６のナット締めした。また、単位型振動試験治具同士の固定は、前後の６箇所において、Ｍ６六角穴付ボルトＬ３０で平ワッシャー（６×１３×１．０）を介し、また、Ｍ６のナット側でも平ワッシャー（６×１３×１．０）を介してネジ固定した。

表１に単位型振動試験治具１と二段の単位型振動試験治具２０と三段の単位型振動試験治具３０のＸとＹとＺ三方向の一次共振点の測定試験をした結果を示した。一次共振点とは、ＸとＹとＺのそれぞれの方向で最も周波数の低い共振周波数を示す。一次共振点の試験方法は、振動試験機の水平テーブルに単位型振動試験治具１と二段の単位型振動試験治具２０と三段の単位型振動試験治具３０を振動試験機の加振方向にＸ方向を揃えて固定し、振動試験機を５Ｈｚから５００Ｈｚまで加振スイープさせて試験した。Ｙ方向とＺ方向も前述のように振動耐久試験機の加振方向に揃えて試験した。

試験結果を表１に基づいて説明する。単位型振動試験治具１のＸ方向の一次共振点は３０２Ｈｚ、Ｙ方向の一次共振点は４２２Ｈｚ、Ｚ方向の一次共振点は４２０Ｈｚ、という結果であった。二段の単位型振動試験治具２０のＸ方向の一次共振点は１１２Ｈｚ、Ｙ方向の一次共振点は１３２Ｈｚ、Ｚ方向の一次共振点は１１０Ｈｚ、という結果であった。つづいて、三段の単位型振動試験治具３０のＸ方向の一次共振点は５６Ｈｚ、Ｙ方向の一次共振点は６３Ｈｚ、Ｚ方向の一次共振点は８７Ｈｚ、という結果であった。

５Ｈｚから１５０Ｈｚまでの振動耐久試験を実施する場合、単位型振動試験治具１のＸ方向の一次共振点３０２Ｈｚは振動耐久試験範囲に含まれていないが、二段の単位型振動試験治具２０のＸ方向の一次共振点１１２Ｈｚは振動耐久試験範囲に含まれる。また、三段の単位型振動試験治具３０のＸ方向の一次共振点５６Ｈｚは、振動耐久試験範囲に含まれる。それゆえ、一段の単位型振動試験治具を前述の試験条件の振動耐久試験に使用しても破損のおそれはないが、二段の単位型振動試験治具２０を前述の試験条件の振動耐久試験に使用すると、振動耐久試験中に共振して破損するおそれがある。このように、単位型振動試験治具は、振動耐久試験条件の周波数範囲より、単位型振動試験治具の一次共振点が大きくなるように設計をする必要がある。

（単位型振動試験治具の共振周波数測定例２）
次に、図６に示す変形二段の単位型振動試験治具５０は、小型の単位型振動試験治具４０と単位型振動試験治具１とを組み合わせて、ネジ止めしたものである。単位型振動試験治具４０は、Ｚ方向の寸法が、１２５ｍｍである。それ以外の寸法は、上述した一段の単位型振動試験治具１の寸法と全く同様である。単位型振動試験治具４０および５０について、振動耐久試験機を５Ｈｚから５００Ｈｚまで加振スイープさせて試験した。Ｙ方向とＺ方向も前述のように振動耐久試験機の加振方向に揃えてネジで固定して試験した。

試験結果を下記の表２に示した。単位型振動試験治具５０のＸ方向の一次共振点は６４９Ｈｚ、Ｙ方向の一次共振点は１１２４Ｈｚ、Ｚ方向の一次共振点は１４９５Ｈｚ、という結果であった。二段の単位型振動試験治具５０のＸ方向の一次共振点は１５５Ｈｚ、Ｙ方向の一次共振点は２０２Ｈｚ、Ｚ方向の一次共振点は１９５Ｈｚ、という結果であった。

（振動耐久試験の実施態様例１）
続いて、本発明の単位型振動試験治具の具体的な耐久試験装置に使用した例１を以下に説明する。中型バスのバンパー２７の振動試験装置７０の左側上方向から見た斜視図を図８に示した。バンパー２７の横幅と高さは、例えば、横幅２３４０ｍｍ、高さ４８０ｍｍである。このような大きさのバンパー２７を実際の中型のバスのフロント車体に取り付けるような状態を再現し、予め取り決められたＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の加振振動条件をプログラムに組み込み、振動耐久試験が実施される。

バンパー２７を支えるのに、振動試験治具６０を水平ベーステーブル２５上の左右のサイドにそれぞれ一台ずつ、全面端部側の幅方向に４台の合計６台の振動試験治具６０を、底面部１１に設けられた貫通孔１５を挿通させたボルトとナット、平ワッシャーからなるネジ３１で振動加振装置本体（図視せず）に取り付けられ水平ベーステーブル２５上に取り付け固定されている。バンパー２７の上端および側面端部は、それぞれの振動試験治具６０の天面部９の一端に、それぞれ取り付けられたバンパー止め金具２９でバンパーの上端側８ヶ所をそれぞれネジで固定されている。バンパー２７を振動試験治具６０の６台で吊り支え、また、側面側に配置された振動試験治具６０の２台で、バンパー２７のそれぞれの側面端部の２ヶ所をバンパー止め金具２９で固定され、水平ベーステーブル２５で、バンパー２７の取り付け固定状態が再現され、試験準備がされている。

なお、この振動試験装置７０で使用している振動試験治具６０は、一段目と二段目の側面支柱部に対向して開けられているそれぞれの列状の複数の孔１７を使って、段間固定補助金具３７を使用し、それぞれ４ヶ所、合計８ヶ所が、複数の対を構成する予備孔１７を使ってそれぞれボルト・ナットでネジ固定されている。また、振動試験治具６０の水平ベーステーブル２５に接する右側面支柱部は、Ｌ字型補助金具３３で予備孔１７と水平ベーステーブル２５に開けられた複数の孔を使いそれぞれボルト・ナットや平ワッシャーとの組み合わせによるネジで固定されている。

上述したように振動試験で６台の振動試験治具６０は、固定上の問題が起こらないように、単位型振動試験治具２０に段間固定補助金具３７とＬ字型補助金具３３とを付加して、それぞれ堅牢で試験の結果を保証できるようにした。また、できる限り実際の取り付けられている状態を再現し、加振振動試験を終えた後に、疲労による亀裂・破損、接触部の摩擦、ボルト・ナットの緩み、機械的常数の変化、摩擦による表面変化などからその時々に必要な部分を取り出して数値確認が行われる。

バスのバンパー２７の振動耐久試験において、振動試験周波数範囲は５Ｈｚから４５Ｈｚまでの範囲である。バンパー用の振動試験治具６０の一次共振点は、単位型振動治具２０の試験結果から明らかなように表１から最も小さい値でＺ方向の１１０Ｈｚであり、Ｌ字型補助金具３３と段間固定用補助金具３７とが付加され、一次共振周波数は、２０Ｈｚ高めになる。したがって、振動試験周波数５Ｈｚから４５Ｈｚまでの範囲よりかなり高いためバンパー用振動試験治具６０が試験中に共振して破損する恐れはない。

なお、図８において、バンパー２７と振動試験治具６０は、実際の取り付け状態に近い状態を再現するが、簡易的な取り付けとして、ネジの取り付けに代えてスナップフィット４１で固定することもある。この固定は作業効率をはかるために使われる。その状態をバンパー２７の左側断面図を例とし図９に示した。すなわち、図９は、図８のＣ−Ｃ矢視線のネジの部分をスナップフィット４１に置き換えて示した仮想断面図である。そのスナップフィット４１の取り付け状態を拡大した断面を図１０に示した。このように、ネジに変えてスナップフィットで取り付けることも可能である。

また、更に大型バスのバンパー用の振動試験治具を想定し、三段の単位型振動試験治具３０を準備した。このような単位型振動試験治具３０の一次共振点の測定結果は、上記の表１示した通りである。このような三段の単位型振動試験治具３０は、横幅２９９０ｍｍ、高さ７５０ｍｍのような大きなバンパーの振動試験が予想されるのであれば、二段の単位型振動試験治具２０と単位型振動試験治具１を組み合わせて、単位型振動試験治具３０を準備すればよく、一般的には、単位型振動試験治具１と二段の単位型振動試験治具２０があれば、大概の振動試験の治具としてそれほど不自由はしない。場合によっては、二段の単位型振動試験治具２０と単位型振動試験治具４０との組み合わせを考慮すれば、さらに振動試験の幅が広がり、メーカーからの試験依頼に迅速に対応することが可能になる。

（振動耐久試験の実施態様例２）
次に、バスのマフラー振動試験装置８０の概要説明をする。まず、バスのマフラーの振動耐久試験における周波数範囲は５Ｈｚから７０Ｈｚまでである。振動試験治具１の一次共振点は、上述した表１の通り、振動試験装置８０で使用した単位型振動試験治具１は、上述の表１から最も小さい一次共振点はＸ方向の３０２Ｈｚである。このため振動試験周波数５Ｈｚから７０Ｈｚまでの範囲よりかなり高いため、単位型振動試験治具１が試験中に共振して破損することはない。また、変形単位型振動試験治具５０は、表２で説明した通り、Ｘ方向の一次共振点が最も小さく１５５Ｈｚなので、乗用車のマフラーの振動試験における周波数範囲は５Ｈｚから７０Ｈｚまでなので、当然、破壊する恐れはなく、振動耐久試験装置８０の単位型振動試験治具として使用するのに全く問題がなく、採用できる。

バスのマフラーの振動試験装置８０において、使用されている変形単位型振動試験治具５０の上段の単位型振動試験治具４０は、単位型振動試験治具１より一次共振点を高くできるので、試験耐久装置として相応しく、振動試験治具の安全確保が可能となる。

バスのマフラーの振動試験装置８０を具体的に説明する。バスのマフラー４３を固定したマフラー用振動耐久試験装置８０の左背面側の上面から見た斜視図を図１１に示した。水平ベーステーブル２５の右端部側の中央に単位型振動試験治具５０がネジ（ボルト・ナットおよび平ワッシャー）３１で固定されている。また、水平ベーステーブル２５の前面のほぼ中央に単位型振動試験治具１がネジ３１で固定されている。さらに、水平ベーステーブル２５左端部の前面側に単位型振動試験治具１がネジ３１で固定されている。マフラー４３は、右端部側の近傍で垂直方向にクランク状に曲がりくねっている。さらに、左端部側の近傍が水平クランク状に曲がりくねっている。このように曲がりくねったマフラー４３の右側端部は、単位型振動試験治具５０の上段側の単位型振動試験治具４０の左側側面支柱部６に開けられた取り付け用の開口４５に嵌め込まれて固定されている。つづいて、マフラー４３中央のバンド帯４６と結合されているL字状金具４７で、単位型振動試験治具１の天面部９にネジ４８で固定されている。マフラー４３の左側端部の近傍は、バンド帯４９と結合されているＬ字型金具５１で、単位型振動試験治具１の天面部９にネジ５３で固定されている。以上のようにマフラー４３は自動車の排気口に取り付けられ、吊り下げられるように取り付けられることを再現して、振動耐久試験が行われる。

（単位型振動試験治具の変形実施態様の説明）
上述した単位型振動試験治具１は、図１、図２および図３で説明したように、中央支柱部３、側面支柱部５および側面支柱部６、天面部９および底面部１１は、エポキシ樹脂硬化物のケミカルウッド板で構成するように説明した。しかし、さらに、強度が強く堅牢性が要求される場合、図１２に示したように、決められた寸法の角柱を準備し、中央支柱部３の前後に形成される空間部１０７のみを削り出し加工することによって、中央支柱部１０３、右側の側面支柱部１０５、左側の側面支柱部１０６、天面部１０９および底面部１１１を一体にした箱状体ができる。その上で、貫通孔１１３、貫通孔１１５、予備孔１１７および予備孔１１９を開けることにより、堅牢性の高い一体型の単位型振動試験治具１００とすることができる。材料単価的には多少高くなるが、加工は自動切削でできるので、加工費的には安くなる。

あるいは単位型振動試験治具１において、中央支柱部３、側面支柱部５および側面支柱部６のみのＨ型の柱状部８を一体にして堅牢性をはかることも可能である。さらには、図７に示したＸ方向の堅牢性をはかる場合には、Ｘ方向の幅を広くすることと、必要に応じて厚みを考慮することにより、軽量のままＸ方向の堅牢性を高めることも可能である。

特にＺ方向の堅牢性を高めながら、全体の堅牢性を軽量のまま高めることを目的とした補助支柱部４を側面支柱部５および７で囲まれる空間部７側に、中央支柱部３の前面側あるいは背面側に、左右対称になるように例えば４つの突起状の補助支柱部４を設ける変形例を図１３および図１４に示した。また、全体の堅牢性を軽量のまま実現したい場合、図１５および図１６に示すように、例えば、二つの補助支柱部３Ａと３Ｂとを、中央支柱部３の前後の空間部７に、面対象になるように設けることが可能である。

次に、図１７〜１９に基づき、図１〜３の実施態様の変形例の説明をする。天面部９および底面部１１と、右側の側面支柱部５および左側の側面支柱部６のそれぞれの上端面およびそれぞれの下端面と、の接合関係が図１〜３の実施態様と異なる。すなわち、略Ｈ型柱状部８の上端面および下端面のそれぞれの全面がほぼ平坦に形成されており、その平坦を覆うように、天面部９および底面部１１のＸ方向の幅が、右側の側面支柱部５および左側の側面支柱部６の板厚分のみ広く形成され、接着剤で固定されている。特に、右側の側面支柱部５および左側の側面支柱部６の上端面および下端面と接する面部９および底面部１１には、浅い溝を設けて、接触面積を増加し、接着剤で固着されている。その他の部分は、図１〜３で説明した構成と同様なので、その説明を省略する。

なお、側面支柱部５と側面支柱部６の上端面の内側縁部および下端面の内側縁部のそれぞれに数ミリ、例えば１．５ｍｍの深さで切欠き溝を穿設し、この切欠き溝に天面部９および底面部１１のそれぞれの側端面を含む角部分が、嵌め込まれ、接着固定されている。このような構成にすることにより、組み立てが簡素化でき、かつ接着面積が増加できるので、堅牢さにも貢献ができる。接着剤は、例えば、アクリルモノマー系耐熱接着剤を使用することにより、強力な固着が実現できる。

以上、本発明の一実施形態に基づき説明したが、開示は一部の説明であり、これらの範囲に限定すべきではなく、例えば、アルミニウム金属の様に強度が強い場合、許容される範囲で、側面支柱部などに窓状の切り込みを入れて、軽量にするなど、本発明の技術思想に基づき代替できる実施形態も含まれることは容易に理解できるであろう。したがって、本発明の技術的範囲は、上述の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によって定められるものである。

１ 単位型振動試験治具
３ 中央支柱部
３Ａ 支柱補助部
３Ｂ 支柱補助部
４ 補助支柱部
５ 側面支柱部
６ 側面支柱部
７ 空間部
８ 柱状部
９ 天面部
９ａ 前縁部
９ｂ 後縁部
１１ 底面部
１１ａ 前縁部
１１ｂ 後縁部
１３ 貫通孔
１５ 貫通孔
１７ 予備孔
１９ 予備孔
２０ 二段の単位型振動試験治具
２３ ネジ
２５ 水平ベーステーブル
２７ 中型バスのバンパー
２９ バンパーの止め金具
３０ 三段の単位型振動試験治具
３１ ネジ
３３ Ｌ字型補助金具
３５ ネジ
３７ 段間固定用補助金具
３９ ネジ
４０ 小型単位型振動試験治具
４１ スナップフィット
４３ マフラー
４５ 固定用開口
４６ バンド帯
４７ Ｌ字金具
４８ ネジ
４９ バンド帯
５０ 変形単位型振動試験治具
５１ Ｌ字吊り金具
５３ ネジ
６０ 振動試験用二段の振動試験治具
７０ バンパー振動耐久試験装置
８０ マフラー振動耐久試験装置
１００ 一体型単位型振動試験治具

Claims (4)

1. 矩形板状の中央支柱部と、前記中央支柱部の左右にそれぞれ直交するように配設された矩形板状の側面支柱部と、で構成された水平断面形状が略Ｈ型の柱状部と、
   前記中央支柱部の少なくとも上端面を覆うように設けられている矩形板状の天面部と、
   前記中央支柱部の少なくとも下端面を覆うように設けられている矩形板状の底面部と、
   を有し、
   前記天面部および前記底面部におけるそれぞれの前縁部近傍と後縁部近傍とに、列状に複数の貫通孔が穿設されている単位型振動試験用治具。
   
2. 前記中央支柱部の右側端面もしくは左側端面が接する前記左右の側面支柱部の内側対向面のそれぞれの部分に穿設された浅い溝に、前記中央支柱部の当接するそれぞれの側端面が嵌入固定されている請求項1に記載の単位型振動試験用治具。
   
3. 前記中央支柱部のそれぞれの上端もしくは下端の端面部分が接する前記天面部および前記底面部のそれぞれの部分に穿設された浅い溝に、前記中央支柱部のそれぞれの端面部分が、嵌入固定されている請求項1または請求項２に記載の単位型振動試験用治具。
   
4. 前記左右の側面支柱部のそれぞれの上端面の近傍および下端面の近傍に、列状でかつ複数の貫通孔が穿設されている請求項1、請求項２および請求項３のいずれか一つに記載の単位型振動試験用治具。