JP3258536B2 - 車の側面衝突用シミュレータ及び簡易シミュレータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車の側面衝突
試験に利用する側面衝突シミュレータ及び側面衝突簡易
シミュレータに関する。

【０００２】

【従来の技術】

（１）従来の自動車の側面衝突試験は、側面衝突用エア
バッグやサイドドアビーム等の乗員保護対策を評価、開
発するために、実車衝突試験が実施されている。この側
面衝突シミュレータの試験は、供試体に衝突車（Moving
Deformable Barrier ；以下、ＭＤＢと言う）を模擬し
た衝突体を加力機により目標速度で打出してぶつけ、衝
突時に供試体であるホワイトテボディ、特にそのドアの
強度、剛性や側突用エアバッグ等が、実車の中のダミー
人形に与える影響を評価し、安全な車を研究開発するた
めに実施されるものである。

【０００３】従来、この主の側面衝突試験は、図５に示
す実車衝突試験により実施されていた。即ち、ダミー人
形をセットした実車３１を供試体として静置しておき、
実車の前部変形特性や重量、重心を模擬した車（ＭＤ
Ｂ）３５をウインチ１３等でワイヤ１４により引張り、
走行路上で目標の速度になったところで実車３１の側面
にぶつけ、実車３１の中のダミー人形の応答を計測、評
価していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述の様な実車衝突試
験には、以下に列挙するような問題がある。 （１）高価な実車を試験の度に破壊するため、開発コス
トがかさむ。 （２）走行路が長くなり（通常、約１００ｍ程度）、広
大な試験用地を必要とする。 （３）衝突車（ＭＤＢ）を実車の狙った位置に精度よく
ぶつける事が困難である。

【０００５】これらの問題のため、実車衝突による側面
衝突試験は、供試体数の増加、試験時間の増加及び広大
な試験用地等に起因する試験コストの増大という問題を
抱えている。

【０００６】そのため、側面衝突の安全車の開発コスト
を下げ、上記問題を解決することができるシミュレータ
が世界的に切望されている。本発明は、上記諸問題を解
決することができる自動車の側面衝突試験の側面衝突シ
ミュレータ、及び側面衝突簡易シミュレータを提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

［第１の手段］本発明に係る車の側面衝突用シミュレー
タは、（Ａ）自動車の供試体としてのホワイトテボディ
を固定状態で搭載した第１テーブルカートと、（Ｂ）ア
ルミハニカムを固定状態で搭載した第２テーブルカート
と、（Ｃ）前記第２テーブルカートと第１テーブルカー
トを移動するためのガイドレールと、（Ｄ）位置センサ
を装着したピストンを介して第２テーブルカートを押す
ことにより、第２テーブルカートに目標速度を与えるた
めの加力機と、（Ｅ）前記加力機を制御するための制御
機器と、（Ｆ）ショックアブソーバを有し、（Ｇ）前記
第２テーブルカートは、加力機で押された後に、定速で
移動して、第１テーブルカート上の供試体の側面に衝突
し、（Ｈ）前記ショックアブソーバは、衝突後の第１テ
ーブルカートと第２テーブルカートの運動を停止させる
ことを特徴とする。

【０００８】従って次のように作用する。上記の手段に
おいて、第２テーブルカート５と加力機の加力部分の先
端とを接触させる。

【０００９】この加力部分がビストンで構成されている
場合には、加力機のピストンを縮み側のストローク端に
した状態で、第２テーブルカート５とピストンを接触さ
せる。

【００１０】そしてこの状態から第２テーブルカート５
に目標速度を与えるべく、加力機のピストンの作動で第
２テーブルカート５を押し出す。第２テーブルカート５
の加速度が「０」となり、最高速度に達すると、ピスト
ンの作動が止められる。すると、第２テーブルカート５
はピストンから離れて慣性でほぼ等速直線運動に移行す
る。

【００１１】この先には、ダミー人形がセットされたホ
ワイトテボディを固定した状態で搭載した第１テーブル
カート２が静置されており、第２テーブルカートとホワ
イトテボディとが側面衝突する。

【００１２】この時、ホワイトテボディのドア等の側面
が変形して、ダミー人形を叩き、ダミー人形の応答が計
測されている。この後、第１テーブルカート２と第２テ
ーブルカート５とは、ほぼ同速度で移動してゆき、最後
にショックアブソーバ９によって停止させられる。 ［第２の手段］本発明に係る車の側面衝突用簡易シミュ
レータは、（Ａ）ダミー人形と、（Ｂ）前記ダミー人形
を、空中に吊下げるための拘束治具と、（Ｃ）予め変形
させておいたドアと、（Ｄ）位置センサを装着したピス
トンを介して前記ドアを押すことにより、ドアに目標の
速度波形を与えるための加力機と、（Ｅ）前記加力機を
制御するための制御機器と、（Ｆ）前記加力機のピスト
ンの端と、ドアとを固定する結合治具を具備することを
特徴とする。

【００１３】従って次のように作用する。上記の手段に
おいて、予め有限要素法による計算（以下ＦＥＭ計算と
いう）や側突試験等の結果から、ダミー人形と衝突時の
ドア変形量を求めて、変形させておいたドアと加力機の
ピストン先端とを結合治具で固定する。そして、加力機
のピストンを縮み側のストローク端にしておく。

【００１４】そして、この状態からドアに、ＦＥＭ計算
等の結果から求まる目標速度波形を与えるべく、加力機
のピストンを制御、作動させる。この先には、ダミー人
形が拘束治具により、上から空中に吊下げられて静止し
ており、ドアとダミー人形とが側面衝突する。

【００１５】この時、ドアがダミー人形を叩き、ダミー
人形の応答が計測される。このダミー人形の応答に大き
く影響するのは、叩かれるドアの剛性と速度である。

【００１６】ＭＤＢと衝突時のドアは、刻々と、その変
形量が変化しているので、その剛性も刻々と変化してい
ることになる。ドアとダミー人形とが衝突する時のドア
剛性、即ちドア変形を重要視する理由は、この為であ
る。ＦＥＭ計算等により、この瞬間のドア変形を求め、
ドアを静的ジャッキ等により、予めそのように変形させ
ておく必要があるのは、この理由による。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図１〜図４
に示す。以下、図面を参照しながら本発明の実施例を説
明する。 ［第１の実施の形態］図１は本発明の自動車用衝突シミ
ュレータの第１の実施の形態を示すシステムの構成図で
ある。

【００１８】図１において、７はピストン７１を備えた
加力機である。この加力機７はピストン７１を駆動する
ことで、第２テーブルカート５を把持せずに第２テーブ
ルカート５に、目標とする速度を与えることが可能なよ
うになっている。

【００１９】加力機７のピストン７１には、位置センサ
７２（図示せず）が装着されている。加力機７には、当
該加力機７を制御するための制御機器８が制御計測ケー
ブル１２を介して接続されている。

【００２０】以上の加力機７、制御機器８及び加力機７
のピストン７１に装着された位置センサは、加力制御シ
ステムを構成する。この加力制御システムの加力機７
は、例えば電気油圧サーボ式、或いは動電式等のアクチ
ュエータにより実現される。

【００２１】加力機７の前方には、加力機７で押された
後、定速で移動する第２テーブルカート５と、第２テー
ブルカート５が第１テーブルカート２上の供試体（ホワ
イトテボディをその中心線で分割した半分であるハーフ
ホワイトテボディ）１に側面衝突した後、ほぼ第２テー
ブルカート５と一体となって移動する第１テーブルカー
ト２と、第１テーブルカート２および第２テーブルカー
ト５を停止させるためのショックアブソーバ９が設けら
れている。

【００２２】ここで供試体１をハーフホワイトテボディ
とするのは、コストダウンのためである。なお、供試体
１を第１テーブルカート２に搭載するため、供試体取付
治具３が設けられている。

【００２３】また、実車衝突試験の衝突車であるＭＤＢ
の相当車となる第２テーブルカート５には、ＭＤＢ先端
に固定されているのと同等のアルミハニカム４とアルミ
ハニカム取付治具６が取付られており、ＭＤＢ相当の剛
性、重量、重心となっている。

【００２４】従って、側突シミュレーションの度に壊れ
てしまうため、交換の必要があるのは、アルミハニカム
４と供試体１である。なお、第１テーブルカート２と第
２テーブルカート５には、その前後方向の動きを滑らか
にし、上下・左右の動きを拘束するために、摺動機器１
１が設けられており、フロアに設置されたガイドレール
１０に沿って滑らか、かつ安全に移動できるようになっ
ている。

【００２５】次に、図１の構成の自動車用側面衝突シミ
ュレータによる側面衝突シミュレーション試験について
説明する。まず、ダミー人形（図示せず）をセットした
供試体１を、第１テーブルカート２に供試体取付治具３
を介して固定し、静置しておく。

【００２６】次に、アルミハニカム４を、第２テーブル
カート５にアルミハニカム取付治具６を介して固定し、
加力機７のピストン７１を縮み側のストローク端にした
状態で、このピストン７１を第２テーブルカート５と接
触させる。

【００２７】この状態から、第２テーブルカート５に目
標速度を与えるべく、加力制御システムが制御信号を発
生し、フィードバック制御をかける。その結果、加力機
７のピストン７１が動いて、第２テーブルカート５を押
す。そして制御機器８は、第２テーブルカート５の加速
度が「０」となり、最高速度に達した後、ピストン７１
の作動を止める。

【００２８】こうすると、第２テーブルカート５はピス
トン７１から離れて、慣性で、ほぼ等速直線運動に移行
する。その後、第１テーブルカート２上の供試体１に側
面衝突する。

【００２９】その時、供試体１のドア等が変形し、この
変形中のドアに叩かれることにより、ダミー人形の応答
が決まり、計測データが得られる。この計測データを解
析、評価することにより車の側突安全性が評価され、必
要な対策が打たれることになる。

【００３０】この衝突後に、第１テーブルカート２と第
２テーブルカート５は、ほぼ合体して移動して行くが、
ショックアブソーバ９により損傷なく安全に停止させら
れる。

【００３１】尚、この衝突後の現象も、実車衝突試験の
それに近づけるには、供試体１と第１テーブルカート２
と供試体取付治具３の合計重量を、実車重量に合わせ、
ガイドレール１０と摺動機器１１との摩擦を、実車のタ
イヤと路面との摩擦に合わせれば良い。 ［第２の実施の形態］本発明の第２の実施の形態を図２
を参照して説明する。

【００３２】図１のシミュレータとの違いは、２点、即
ち供試体と加力機である。図２の供試体２１は、図から
も判るとおり、フルホワイトテボディである。この場
合、図１に比べ供試体コストは高くなるが、試験精度の
向上が期待できる。

【００３３】また、供試体２１の側突試験後の損傷がひ
どくない場合は、供試体２１を１８０°回転して取付
け、残った側面に対し側突シミュレーションを実施でき
る可能性もある。

【００３４】次に、加力機２７であるが、この例ではフ
ィードバック制御をしない空圧加力機２７を示してい
る。即ち、ピストン２７１のストロークに応じて受圧面
積が変化するメータリングピンと高圧空気の作用によ
り、決まった力波形が出るようになっており、第２テー
ブルカート５の重量に応じて打出速度も決まる。

【００３５】そのため、任意の目標速度に対する調整や
精度に問題はあるが、古くから使われて来た実績のある
手法である。側突シミュレーションのやり方は図１のシ
ミュレータの場合同様なため、省略する。

【００３６】なお、実車側突試験には、ＭＤＢの姿勢方
向と速度方向とが異なる（米国ＦＭＶＳＳ基準では２７
°）場合があるが、このシミュレーションを実施するに
は、供試体１或いは２１とアルミハニカム４とを、それ
ぞれ供試体取付治具３或いは２３とアルミハニカム取付
治具６を介して、第１テーブルカート２や第２テーブル
カート５に斜めに取りつければ良い。 ［第３の実施の形態］図３は本発明の自動車用衝突簡易
シミュレータのシステムを示す構成図である。

【００３７】図３において、１０５はピストン１５１を
備えた加力機である。この加力機１０５は、ピストン１
５１を駆動することで、予め変形させておいたドアに目
標とする速度波形を与えることが可能なようになってい
る。

【００３８】通常、このドアの速度波形はＦＥＭ計算等
から求められる。加力機１０５のピストン１５１には、
位置センサ７２（図示せず）が装着されている。

【００３９】加力機１０５には、当該加力機１０５を制
御するための制御機器１０６が制御計測ケーブル１０７
を介して接続されている。加力機１０５、制御機器１０
６、及び加力機１０５のピストン１５１に装着された位
置センサは、加力制御システムを構成する。

【００４０】この加力制御システムの加力機１０５は、
例えば電気油圧サーボ式、或いは動電式等のアクチュエ
ータにより実現される。加力機１０５の前方側には、ダ
ミー人形１０１が拘束治具１０２により上から空中に吊
下げられ静止している。

【００４１】次に、図３の自動車用側面衝突簡易シミュ
レータによる側面衝突簡易シミュレーション試験につい
て説明する。まず、ダミー人形１０１を拘束治具１０２
により、上から空中に所定の位置姿勢に吊下げて静止さ
せておく。

【００４２】次に、予め変形させておいてドア１０３
を、加力機１０５のピストン１５１先端に結合治具１０
４を介して固定し、加力機１０５のピストン１５１を縮
み側のストローク端にしておく。

【００４３】この状態から、ドアに目標速度波形をを与
えるべく加力制御システムが制御信号を発生し、フィー
ドバック制御をかける。その結果、加力機１０５のピス
トン１５１が動いて、ドア１０３を押す。

【００４４】その後、ドア１０３がダミー人形１０１に
側面衝突する。この時、予め変形させておいたドア１０
３に叩かれることにより、ダミー人形１０１の応答が決
まり、計測データが得られる。

【００４５】この計測データを解析、評価することによ
り車の側突安全性が評価され、必要な対策が打たれるこ
とになる。図４にドアに対する目標速度の波形例を示
す。

【００４６】

【発明の効果】本発明は、前述のように構成されている
ので、以下に記載するような効果を奏する。 （１）高価な実車の代りに、安価なホワイトテボディを
使うことができる。 （２）電気油圧サーボ式、動電式、或いは空圧ピストン
式等の大出力加力機が使えるため、加速距離を短縮する
ことができるとともに、ショックアブソーバによる強力
な制動のため、停止距離も短縮することができる。

【００４７】そのため、走行路長の大巾な短縮と、試験
用地の大巾な縮小が可能になる。 （３）ガイドレールに沿って第１テーブルカート２と第
２テーブルカート５とが移動できるため、第２テーブル
カート５上のアルミハニカムを第１テーブルカート２上
の供試体の狙った所へ精度よくぶつけることができる。 （４）側面衝突簡易シミュレータでは、高価な実車の替
りに、安価なドアだけで良い。 （５）側面衝突簡易シミュレータでは、ドアをダミー人
形の狙った所へ精度良く、ぶつけることができる。 （６）そのため、本発明によれば、試験コストの低減、
試験装置（試験用地）のコンパクト化、及び、試験精度
の向上を図るとともに、従来の実車側面衝突試験が有す
る主要課題を解決することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るシステムを示
す図。

【図２】本発明の第２の実施の形態に係るシステムを示
す図。

【図３】本発明の第３の実施の形態に係るシステムを示
す図。

【図４】ドアに対する目標速度波形の例を示す図。

【図５】従来の実車側面衝突試験を示す全体図。

【符号の説明】

１…供試体（ハ−フホワイトテボディ）、 ２…第１テーブルカート、 ３…供試体取付治具、 ４…アルミハニカム、 ５…第２テーブルカート、 ６…アルミハニカム取付治具、 ７…加力機、 ８…制御機器、 ９…ショックアブソーバ、 １０…ガイドレール、 １１…摺動機器、 １２…制御計測ケーブル、 １３…ウインチ、 １４…ワイヤ、 ２１…供試体（ホワイトテボディ）、 ２３…供試体取付治具、 ２７…加力機、 ３１…供試体（実車）、 ３５…ＭＤＢ、 ７１…ピストン、 ７２…位置センサ、 １０１…ダミー人形、 １０２…拘束治具、 １０３…既変形ドア、 １０４…結合治具、 １０５…加力機、 １０６…制御機器、 １０７…制御計測ケーブル、 １５１…ピストン、 ２７１…ピストン。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（Ａ）自動車の供試体としてのホワイトテ
   ボディ（１）を固定状態で搭載した第１テーブルカート
   （２）と、（Ｂ）アルミハニカム（４）を固定状態で搭
   載した第２テーブルカート（５）と、（Ｃ）前記第２テ
   ーブルカート（５）と第１テーブルカート（２）を移動
   するためのガイドレール（１０）と、（Ｄ）位置センサ
   （７２）を装着したピストン（７１）を介して第２テー
   ブルカート（５）を押すことにより、第２テーブルカー
   ト（５）に目標速度を与えるための加力機（７）と、
   （Ｅ）前記加力機（７）を制御するための制御機器
   （８）と、（Ｆ）ショックアブソーバ（９）を有し、
   （Ｇ）前記第２テーブルカート（５）は、加力機（７）
   で押された後に、定速で移動して、第１テーブルカート
   （２）上の供試体（１）の側面に衝突し、（Ｈ）前記シ
   ョックアブソーバ（９）は、衝突後の第１テーブルカー
   ト（２）と第２テーブルカート（５）の運動を停止させ
   ることを特徴とする車の側面衝突用シミュレータ。
2. 【請求項２】（Ａ）ダミー人形（１０１）と、（Ｂ）前
   記ダミー人形（１０１）を、空中に吊下げるための拘束
   治具（１０２）と、（Ｃ）予め変形させておいたドア
   （１０３）と、（Ｄ）位置センサを装着したピストン
   （１５１）を介して前記ドア（１０３）を押すことによ
   り、ドア（１０３）に目標の速度波形を与えるための加
   力機（１０５）と、（Ｅ）前記加力機（１０５）を制御
   するための制御機器（１０６）と、（Ｆ）前記加力機の
   ピストン（１５１）の端と、ドア（１０３）とを固定す
   る結合治具（１０４）を具備することを特徴とする車の
   側面衝突用簡易シミュレータ。