JP5078800B2 - キャリッジを用いてクラッシュテストを行う方法および対応する機器 - Google Patents

Description

発明の属する技術分野

本発明は、特に自動車と障害物との衝突をシミュレートするために、キャリッジを用いてクラッシュテストを行う方法であって、クラッシュテスト用キャリッジを実際の衝突における減速度曲線にしたがって加速することによってシミュレートする方法に関する。本発明はさらにこの方法を実施するための機器に関する。

自動車が、事故に際して、例えば他の自動車などの抵抗物と衝突するとき、自動車は、自動車および抵抗物の変形特性に応じて減速される。この減速度は自動車の可動物体に加速度を起こさせる。このような加速度力を調査することができるように、自動車を所望の速度まで加速して障害物と衝突させる、実地クラッシュテストを行うことが知られている。しかしながら、自動車はこれによって破壊され、それ以上クラッシュテストに用いることは不可能である。

自動車全体を破壊することを要せずに事故の際の加速度力を調査することができるように、いわゆるキャリッジを用いたクラッシュテストが行われる。この場合キャリッジは、例えば予め張力を与えた弾性ケーブルによって所望の速度まで加速される。次いでキャリッジはこの速度で変形可能な障害物と衝突させられる。しかしながら、この種のテストでは、実地クラッシュテストからの減速度曲線を再現することは困難である。

そこで、テスト対象物を加速することによって実地クラッシュテストの減速度をシミュレートすることも知られている。これは、障害物と衝突する時に自動車の可動物体に作用する加速度力を、クラッシュテスト用キャリッジを加速することによって、直接にテスト対象物に対して働かせることを意味する。このようにすれば、実際の減速度曲線はかなりよく再現される。

公知の方法によれば、このようなテストを実施するために、キャリッジは、実際の減速度曲線にしたがってシリンダーチューブから液圧（油圧）によって押し出されるスラストロッドによって加速される。実際の減速度曲線を再現するために、スラストロッドに働く油圧は油圧バルブによって制御される。要求される大きな加速度を考慮すれば、このバルブは、非常に大きな流量を有し、また非常に素早く反応することができなくてはならない。実際の減速度曲線に合致させるには数多くの較正テストを行わなければならない。なぜならばこのようなバルブを最大１００ミリ秒というテスト時間の中で調整することは不可能だからである。したがって、この工程には比較的費用と時間がかかる。

本発明の基本的な目的は、実際の減速度曲線を非常に正確に再現することができ、なおかつ費用が安く、時間を浪費しないような、キャリッジを用いてクラッシュテストを行う方法を提供することである。さらに、このような方法を実施するための機器が説明される。

上記目的を達成するため、本発明に係る方法は、実際の減速度曲線に従ってキャリッジ駆動装置を備えるクラッシュテスト用キャリッジを加速することによって、実際の衝突における減速度力がシミュレートされる、キャリッジを用いてクラッシュテストを行うための方法であって、テスト中に、クラッシュテスト用キャリッジに対して、実際の減速度曲線にしたがって加速するために必要な各々の力より大きい力を、加速度の方向に与えるステップと、所望の加速度曲線を達成するために、ブレーキ装置によって、クラッシュテスト用キャリッジまたはキャリッジ駆動装置に対して加速度方向と反対方向のブレーキ力を与えるステップとを含み、ブレーキ力は、前記クラッシュテスト用キャリッジが所望の加速度曲線に従って加速するよう、所望のブレーキ圧に依存し、かつ測定される加速度とは無関係に、調整されることを特徴とする。

上記本発明に係る方法のように、一方でクラッシュテスト用滑走体に加速度力をかけ、他方でブレーキ力をかけることによって、加速度の発生と所望の曲線への加速度の合致が、互いに都合よく分離される。このようにすれば合致は比較的小さな労力で可能である。特に、調整を実施することが可能になる。これによって時間を浪費する較正テストは余計なものとなり、したがって、この方法は全体として前述の方法よりもはるかに小さな労力しか要しないにも拘らず、所望の加速度曲線に対する非常に正確な合致を可能にする。

本発明の実施例によれば、加速度の方向に作用する力は空圧的に発生される。これは簡単な方法で行うことができ、同様に簡単な方法で、キャリッジを用いるクラッシュテストを繰り返し行うことを可能にする。

本発明の他の実施例によれば、最大ブレーキ力において一定の圧力が圧力容器に発生し、前記圧力は少なくとも所要最大加速度に対応しており、次いで加速度曲線にしたがってブレーキが徐々に開かれる。このようにして、加速度曲線への加速度の合致は、制御された、あるいは調整されたブレーキの開放のみによって達成される。このことは特にリアルタイム調整を行うときに有利である。

本発明の他の実施例によれば、所要圧力の発生は圧力室に配置された圧力センサによる測定値に基づいて制御される。このようにして、圧力室中に正確な圧力を発生させることが、巧妙に保証される。

本発明の他の実施例によれば、ブレーキ力はブレーキキャリッジまたはそれを駆動する機器に対して、液圧（油圧）的に伝達される。このようにして特に簡単な方法で、正確な制御および調整が可能になる。必要な作動油の量は比較的小さいので、比較的低流量のバルブ、特に標準の油圧バルブを用いることができ、これはまたリアルタイムで調整することが可能である。

本発明の他の実施例によれば、キャリッジを用いるクラッシュテストの終了時に、クラッシュテスト用キャリッジを駆動し、かつこれと緩く係合している機器に対して緊急ブレーキがかけられる。この場合キャリッジを用いるクラッシュテストの終了はクラッシュテスト用キャリッジの移動距離、時間、および／または速度で決定される。このようにして、テストの終了後にクラッシュテスト用キャリッジに対して制御されない力がかかることが防止される。

上記方法を行うための機器は、圧力室からなる圧力発生源と、圧力発生源内部に設けられ、圧力室の容積を規制するためのピストンと、ピストンと結合して動作し、クラッシュテスト用キャリッジに対して作用する、圧力室と対向して圧力発生源内に設けられたスラストロッドと、圧力室に接続され、圧力室内で所望の圧力を生成する圧縮機と、クラッシュテスト用キャリッジおよびスラストロッドと関連して制御されるブレーキ装置とを備える。そして、クラッシュテスト用キャリッジが所望の加速度曲線に従って加速するように、ブレーキ装置の所望の圧力に依存し、かつ測定される加速度には無関係に、制御されるブレーキ力が与えられることを特徴とする。

本発明の他の実施例によれば、圧力室は最大圧力を制限するための安全バルブを有する。これによって超過圧力によるシステムへの損害が防止される。
本発明の他の実施例によれば、圧力室には圧力センサがあり、その出力信号によって圧力発生が制御される。このようにして圧力室の所要圧力が確実に達成される。

本発明の他の実施例によれば、圧力室には圧力スイッチが設けられ、該スイッチの応答圧力は安全バルブの圧力より若干低く、該応答圧力に応じて圧縮機のスイッチが切られる。このように圧縮機は最高許容圧力に到達する前に自動的にスイッチが切られるので、過剰な圧力が発生することが避けられる。

本発明の他の実施例によれば、クラッシュテスト用キャリッジまたはスラストロッドに対して作用するブレーキ装置は液圧（油圧）的に駆動されてもよい。これは構造的に有利であり、またブレーキ力の制御、および特に調整を可能にする。好ましくは標準の液圧（油圧）バルブがこの目的のために具備される。

本発明の他の実施例によれば、クラッシュテスト用キャリッジはキャリッジと緩く係合したスラストロッドによって移動されてもよく、この場合ブレーキ装置はスラストロッドに対して作用することが好ましい。これは構造的に有利であり、またテストの終了時にクラッシュテスト用キャリッジを自走させることが可能になる。

本発明の他の実施例によれば、加速度力を発生するための加速部が、圧縮機と圧力室によって構成される。これによってクラッシュテスト用キャリッジを加速させるのに要する力をより簡単に発生することができる。

従って、本発明に依れば、実際の減速度曲線を非常に正確に再現することができ、なおかつ費用が安く、時間を浪費しないような、キャリッジを用いてクラッシュテストを行う方法およびこのような方法を実施するための機器を提供することができる。

本発明の実施例を図面に図示し、以下において説明する。
キャリッジを用いるクラッシュテストを行うのに必要な空気圧は、圧縮機１によって圧縮空気チューブ２中に発生する。安全バルブ３は、圧縮空気チューブ２中の空気圧が最大圧力を超えないことを保証する。

圧力センサ４が圧縮空気チューブ２に接続されており、これが圧縮空気チューブ２中の実際の圧力を計測して、ここには図示されていない制御コンピュータに送る。所望の圧力に到達したならば、制御コンピュータは圧縮機１のスイッチオフを指示する。さらに、圧力スイッチ５を圧縮空気チューブ２に接続してもよく、この場合その応答圧力は安全バルブ３の応答圧力よりも若干低いところにある。圧力スイッチ５が応答したならば、圧縮機１のスイッチが切られる。最後に、ロータリーバルブ６が圧縮空気チューブ２に接続されており、これによって圧縮空気チューブ２中の圧力を大気圧まで低めることができる。

スラストロッド７が圧縮空気チューブ２に挿入されており、スラストロッド７はその内部端部にピストン８を有し、該ピストンは圧縮空気チューブ２内で気密に案内されており、かくして圧縮空気チューブ２内の圧縮空気の容積Ｖを規制している。スラストロッド７の反対側の端部はクラッシュテスト用キャリッジ９と係合しており、該キャリッジはレール１０上をスラストロッド７の長手軸Iの方向に移動することができる。クラッシュテスト用キャリッジ９の出発位置はストップ１１によって決定される。さらに、クラッシュテスト用キャリッジ９には加速度センサ１２が具備されており、これによってクラッシュテスト用キャリッジ９の矢印II方向の加速度を測定され、ここには図示されない制御コンピュータに伝達される。

油圧作動ブレーキ装置１３がスラストロッド７と係合している。油圧ユニット１５からの作動油のブレーキ装置１３への流れはサーボバルブ１４によって調整されている。さらに、ブレーキ装置１３には圧力センサ１６があり、これがブレーキ圧力を測定して、ここには図示されない制御装置に伝達している。

キャリッジを用いるクラッシュテストを行うには、最初サーボバルブ１４が全開され、これによってブレーキ装置１３が閉じられて、スラストロッド７はその出発位置に保持され、クラッシュテスト用キャリッジ９はストップ１１に接触している。今や必要な圧力が圧縮機１によって圧縮空気チューブ２内に溜まっている。テストがスタートすると、サーボバルブ１４が所望の加速度曲線にしたがってスラストロッド７にかかるブレーキ力を調整し始める。クラッシュテスト用キャリッジ９の実際の加速度は加速度センサ１２によって直接測定され、制御コンピュータによってブレーキ力の調整に用いられる。別法として、ブレーキ力はブレーキ圧力センサ１６によって測定され、ブレーキ圧力に依存（依拠）してブレーキ力が調整されてもよい。

終了判断基準−移動距離、時間および／またはクラッシュテスト用キャリッジ９の速度−のうちの少なくとも一つが満足されたならば、サーボバルブ１４は再び全開され、スラストロッド７の緊急ブレーキが開始される。これによってクラッシュテスト用キャリッジ９はスラストロッド７を離れ、レール１０上で自走する。次のテストのために、キャリッジ９およびスラストロッド７は出発位置に押し戻され、その位置でキャリッジ９はストップ１１に接触する。

このような構成によってキャリッジを用いるクラッシュテストを特に適切に行うことができる。加速度力の発生と、ブレーキ装置１３による所望の加速度曲線への加速度の合致とが分離されていることによって、実際の加速度への非常に正確な合致が達成される。この点で、空気力による加速度力の発生と油圧ブレーキ装置とは、特にキャリッジを用いるクラッシュテストを繰り返し行うのに有利である。

本発明のクラッシュテスト用キャリッジシステムの側面図である。

符号の説明

１ 圧縮機
２ 圧縮空気チューブ
３ 安全バルブ
４ 圧力センサ
５ 圧力スイッチ
６ ロータリーバルブ
７ スラストロッド
８ ピストン
９ クラッシュテスト用キャリッジ
１０ レール
１１ ストップ
１２ 加速度センサ
１３ ブレーキ装置
１４ サーボバルブ
１５ 油圧ユニット
１６ ブレーキ圧力センサ
I スラストロッド７の長手軸
II 加速度の方向
V 圧縮空気の容積

Claims (18)

1. 実際の減速度曲線に従ってキャリッジ駆動装置を備えるクラッシュテスト用キャリッジを加速することによって、実際の衝突における減速度力をシミュレートするための、キャリッジを用いてクラッシュテストを行う方法であって、前記方法は、
   テスト中に、クラッシュテスト用キャリッジに対して、実際の減速度曲線にしたがって加速するために必要な各々の力より大きい力を、加速度の方向に与えるステップと、
   所望の加速度曲線を達成するために、ブレーキ装置によって、クラッシュテスト用キャリッジまたはキャリッジ駆動装置に対して加速度方向と反対方向のブレーキ力を与えるステップとを含み、
   前記ブレーキ力は、前記クラッシュテスト用キャリッジが所望の加速度曲線に従って加速するように、前記ブレーキ装置の所望のブレーキ圧力に依存して、かつ測定される加速度とは無関係に、調整されることを特徴とする方法。
2. 自動車と障害物との衝突をシミュレートすることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 加速度の方向に作用する力が空圧的に発生されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記クラッシュテスト用キャリッジは、圧力室からなる圧力発生源を備え、
   前記方法は、最大ブレーキ力が与えられている時に、少なくとも最大所要加速度力に相当する圧力を生成するステップと、
   続いてブレーキ力を加速度曲線にしたがって漸次低減させるステップと、を含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 前記所圧力室は、該圧力室内の圧力を測定するための圧力センサを備え、
   前記圧力は、前記圧力センサの測定値に従って制御されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. クラッシュテストの終わりに、前記圧力室内の圧力が大気圧にまで低下させるステップ、を含むことを特徴とする請求項４または５に記載の方法。
7. 前記ブレーキ力は、前記クラッシュテスト用キャリッジまたはキャリッジ駆動装置のいずれかに対して、液圧的に伝達されることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の方法。
8. 前記方法は、クラッシュテストの終わりに、前記キャリッジ駆動装置に対して緊急ブレーキを行うステップをさらに含むことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の方法。
9. 前記クラッシュテストは、少なくともクラッシュテスト用キャリッジの移動距離、クラッシュテストの時間、およびクラッシュテスト用キャリッジの速度の何れかに基づいて終了が決定されることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の方法。
10. 実際の減速度曲線に従ってキャリッジ駆動装置を備えるクラッシュテスト用キャリッジを加速することによって、実際の衝突における減速度力をシミュレートする、キャリッジを用いたクラッシュテストを行う機器であって、前記機器は、
    圧力室を備えた圧力発生源と、
    前記圧力発生源内部に設けられ、前記圧力室の容積を規制するためのピストンと、
    前記ピストンと結合して動作し、前記クラッシュテスト用キャリッジに対して作用する、圧力室と対向して圧力発生源内に設けられたスラストロッドと、
    前記圧力室に接続され、前記圧力室内で所望の圧力を生成する圧縮機と、
    前記クラッシュテスト用キャリッジおよびスラストロッドと関連して制御されるブレーキ装置とを備え、
    前記クラッシュテスト用キャリッジが所望の加速度曲線に従って加速するように、前記ブレーキ装置の所望の圧力に依存し、かつ測定される加速度とは無関係に、制御されるブレーキ力が与えられることを特徴とする機器。
11. 前記機器は、前記圧力室の最大圧力を制限するために、前記圧力室に操作可能に接続された安全バルブをさらに備えることを特徴とする請求項１０に記載の機器。
12. 前記機器は、圧力室に操作可能に接続される圧力センサをさらに備え、
    前記圧力センサは、前記圧力室における圧力発生を制御するために用いられる出力信号を生成することを特徴とする請求項１０または１１に記載の機器。
13. 前記機器は、前記圧力室および前記圧縮機に操作可能に接続された圧力スイッチをさらに備え、
    前記圧力スイッチは、スイッチ応答圧力を有し、
    前記安全バルブは、関連するバルブ応答圧力を有し、
    前記スイッチ応答圧力は、前記バルブ応答圧力よりも低く、
    前記圧力スイッチは、前記圧力室内の圧力が少なくとも前記スイッチ応答圧力と等しい場合に、前記圧縮機のスイッチを切ることを特徴とする請求項１０から１２のいずれかに記載の機器。
14. 前記機器は、前記ブレーキ装置に接続された液圧部をさらに備え、
    前記ブレーキ装置は、前記液圧部によって、液圧的に作動されることを特徴とする請求項１０から１３のいずれかに記載の機器。
15. 前記機器は、前記液圧部およびブレーキ装置に接続された液圧バルブをさらに備え、
    前記液圧バルブは、前記ブレーキ装置により生成されるブレーキ力を調整することを特徴とする請求項１４に記載の機器。
16. 前記スラストロッドは、前記クラッシュテスト用キャリッジに緩く係合され、それにより、前記クラッシュテスト用キャリッジを移動させることを特徴とする請求項１０から１５のいずれかに記載の機器。
17. 前記ブレーキ装置は、前記スラストロッドに対して作用することを特徴とする請求項１０から１６のいずれかに記載の機器。
18. 前記圧縮機および対応する圧力室が、所望の加速度力を生成するための加速部を構成することを特徴とする、請求項１０から１７のいずれかに記載の機器。
    

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