JP6120696B2 - 動荷重試験装置 - Google Patents

Description

本発明は、衝突時に負荷される動荷重による衝撃を再現するための動荷重試験装置のうち、特に航空機用座席の非常離着陸状態における動荷重試験を目的とする装置に関する。

従来より、乗物用の座席には安全性を確保するための安全基準が定められており、座席の技術開発に際しては、様々な観点から各種試験を行い、試験結果のデータを解析して、安全基準を満たす必要があった。各種試験のうち、衝突事故の際の生存率を高めることを目的とする動荷重試験では、人体ダミーを使用して実際の事故発生時に近い状態を再現するように実施されていた。

動荷重試験を行う装置としては、例えば自動車衝突事故を再現するために、特許文献１に記載されたものが知られている。この特許文献１に記載された技術では、スレッド上に座席を固定してダミーを座らせ、このスレッドを発射用駆動装置により駆動したり、ダミーの足が載るトーボード支持台を油圧シリンダ（トーボード駆動装置）により前後に移動可能に構成している。

特許文献１に記載された技術は、スレッドの駆動系が複雑であり、非常にコストを要するものであった。そこで、簡易に動荷重試験を行う装置として、例えば航空機の離着陸時事故を再現するために、スレッドを錘の落下運動を利用してレール上を加速させる装置も知られている。加速させたスレッドは、複数のワイヤーである停止材に順次衝突させることによって急停止させ、スレッド上の供試体に加速度を付与する。ここでスレッドは、その前方の両側部が停止材に対して同時に衝突するように設定されていた。

このような装置では、複数の停止材が前後に並べられており、各々の停止材が衝撃を受け止めて変形しつつ長手方向に逃がすことにより、衝突時に付与される動荷重を測定することが可能であった。測定された動荷重の経時的な変化は、解析装置により加速度波形としてグラフ化される（図３１参照）。この加速度波形を、予め規定された理想波形（図３２参照）に如何に近づけるかが重要となる。また、実際の動荷重試験で得られた加速度波形の形状については、当該試験が有効と見なされるための厳しい条件が幾つか課せられていた。

特開２００２−０６２２３０号公報

前述した錘の落下運動を利用する動荷重試験装置では、停止材の本数や長さによって、実験の結果得られる加速度波形の形状がコントロールされている。現状では、試験場の限られたスペース内では停止材の設置可能な本数は限られており、個々の停止材の停止力は比較的強いものとなっている。よって、個々の停止材の挙動が、加速度波形の形状に大きく影響していた。

すなわち、停止材の停止力が強いために、停止材一本一本の影響が大きなものとなり、得られる加速度波形はガタついた形状となっていた（図３１（ａ）参照）。ここで、波形のガタつきが大きいと、試験が有効と見なされるための条件を満たさないことになり、動荷重試験の結果は無効と見なされていた。そのため、動荷重試験が不成立となる確率が高いという大きな問題があった。

本発明は、以上のような従来の技術の有する問題点に着目してなされたものであり、限られた停止材の設置本数を変えることなく、一本の停止材から得られる停止力を複数段階に分けることにより、停止材一本一本の挙動を滑らかにしてスレッドの停止力として伝達することを可能とし、得られる加速度波形の形状を滑らかな曲線とすることができ、試験不成立の確率を減少させることができる動荷重試験装置を提供することを目的としている。

前述した目的を達成するための本発明の要旨とするところは、以下の各項の発明に存する。
［１］衝突時に負荷される動荷重を再現するための動荷重試験装置（１０）において、
供試体を搭載した状態で一定方向に移動可能に設置されたスレッド（２０）と、
前記スレッド（２０）を所定速度まで加速させる加速機構と、
前記スレッド（２０）が所定速度に達した後、該スレッド（２０）を衝突させることで急停止させて動荷重を付与する停止機構と、を有し、
前記停止機構は、前記スレッド（２０）の前方に対向する水平な両側方向に延び、かつ前後に複数並べて配置され、両端がそれぞれ掛止された状態から離脱可能であり、前記スレッド（２０）の前方が順次衝突した際に、その衝撃力を吸収しながら塑性変形しつつ両端が掛止された状態から離脱する線状の停止材（４０）を備えて成り、
前記スレッド（２０）の前方に、その両側端部（２１）が前記各停止材（４０）に同時に衝突する前に、両側端部（２１）より中央側の位置で前記各停止材（４０）に衝突する突出部（２２）を設けたことを特徴とする動荷重試験装置（１０）。

［２］前記突出部（２２）は、前記スレッド（２０）の前方に着脱可能に固定されていることを特徴とする前記［１］に記載の動荷重試験装置（１０）。

［３］前記突出部（２２）は、前記停止材（４０）に直接衝突する受け部（２１０）を備えて成り、
前記受け部（２１０）は、前記突出部（２２）より着脱可能に構成されていることを特徴とする前記［１］または［２］に記載の動荷重試験装置（１０）。

［４］前記スレッド（２０）の両側端部（２１）は、前記停止材（４０）に直接衝突する受け部（２１０）を備えて成り、
前記受け部（２１０）は、前記両側端部（２１）より着脱可能に構成されており、前記突出部（２２）の受け部（２１０）と共用部品であることを特徴とする前記［３］に記載の動荷重試験装置（１０）。

［５］前記スレッド（２０）は、底面側に固定された車輪（２３）を介して、床面上に前後方向に延びるレール（１１）上に移動可能に設置され、
前記車輪（２３）はユニットとして構成され、前記スレッド（２０）がレール（１１）上に設置されている状態にて、該スレッド（２０）の底面側に着脱可能に固定されていることを特徴とする前記［１］，［２］，［３］または［４］に記載の動荷重試験装置（１０）。

［６］前記スレッド（２０）の底面側に、前記レール（１１）に対して移動可能に係合して該レール（１１）からの離脱を防止する保持機構（２４）を設け、
前記保持機構（２４）はユニットとして構成され、前記スレッド（２０）がレール（１１）上に設置されている状態にて、該スレッド（２０）の底面側に着脱可能に固定されていることを特徴とする前記［５］に記載の動荷重試験装置（１０）。

［７］前記スレッド（２０）の上面側に、前記供試体を搭載するための天板（２５）を着脱可能に設け、
前記天板（２５）に、前記供試体を取り付けるための複数のネジ孔（２５２）を、前記スレッド（２０）の前後方向に対して所定角度で交差する一定方向に整列させて穿設し、
前記各ネジ孔（２５２）は、前記天板（２５）を裏返すことにより、前記供試体が前記スレッド（２０）の前後方向に対して斜めに交差する向きを左右逆向きに取り付け可能とすることを特徴とする前記［１］，［２］，［３］，［４］，［５］または［６］に記載の動荷重試験装置（１０）。

［８］前記天板（２５）は平面方向に２分割され、分割された各々を前記スレッド（２０）の上面側に対して別々に着脱可能としたことを特徴とする前記［７］に記載の動荷重試験装置（１０）。

［９］前記スレッド（２０）の上面側と前記天板（２５）との間に、防振用のゴムシートを介装させたことを特徴とする前記［７］または［８］に記載の動荷重試験装置（１０）。

［１０］前記加速機構は、前記スレッド（２０）の前方に連結したワイヤーロープ（３０）の先に錘（３１）を固結し、該錘（３１）を鉛直方向に落下させることで前記スレッド（２０）を加速させるものであり、
前記スレッド（２０）の前方に、前記ワイヤーロープ（３０）の基端を掛止するフック（２６）を設け、該フック（２６）は、前後方向に延びる状態に取り付けられた胴部（２６１）の先端に鈎部（２６２）を軸心周りに回転可能に設けて成ることを特徴とする前記［１］，［２］，［３］，［４］，［５］，［６］，［７］，［８］または［９］に記載の動荷重試験装置（１０）。

［１１］前記フック（２６）の胴部（２６１）の先端側は、前記スレッド（２０）の前方の取付部（２６０）に螺合させて固定するボルト（２６１ａ）として形成され、前記取付部（２６０）より突出した前記ボルト（２６１ａ）の先端に別途ナット（２６３）を螺合させたことを特徴とする前記［１０］に記載の動荷重試験装置（１０）。

［１２］前記突出部（２２）上に、前記フック（２６）より延びるワイヤーロープ（３０）を該突出部（２２）の前方へ案内するガイド（２７０）を設けたことを特徴とする前記［１０］または［１１］に記載の動荷重試験装置（１０）。

［１３］前記スレッド（２０）は、骨組材であるＨ形鋼（２００）を組み合わせた矩形状の枠組み（２０１）から成り、前記Ｈ形鋼（２００）は、長手方向に延びる平行な２本のフランジ（２００ａ，２００ａ）と、各フランジ（２００ａ）間の中央部分を繋ぐ１本のウェブ（２００ｂ）から成り、
前記Ｈ形鋼（２００）同士を組み合わせるに際して、一方のＨ形鋼（２００）の端部が突き合わせる側の他方のＨ形鋼（２００）の上下のフランジ（２００ａ）間の窪みに嵌るように、前記端部のフランジ（２００ａ）の一部を組み合う形状に切り欠いて溶接することを特徴とする前記［１］，［２］，［３］，［４］，［５］，［６］，［７］，［８］，［９］，［１０］，［１１］または［１２］に記載の動荷重試験装置（１０）。

［１４］前記車輪（２３）を含むユニットは、前記スレッド（２０）の底面側に位置決めされた状態で着脱可能に固定されるケーシング（２３１）を備え、
前記ケーシング（２３１）は、その上面部（２３２）より互いに離隔して平行に対向する一対の側壁（２３３，２３３）が垂下して成り、
前記車輪（２３）は、予め回転軸（２３ａ）に回転可能に軸支された単品として構成され、該回転軸（２３ａ）の両端が、前記各側壁（２３３）間に対して水平な両側方向に延びる位置決めされた状態で着脱可能に枢支されることを特徴とする前記［５］に記載の動荷重試験装置（１０）。

次に、前述した解決手段に基づく作用を説明する。
前記［１］に記載の動荷重試験装置（１０）によれば、一定方向に移動可能に設置したスレッド（２０）上に供試体を搭載し、この供試体を搭載した状態のスレッド（２０）を加速機構により所定速度まで加速させる。ここで所定速度は、動荷重試験において要求される最大衝撃力等を元にして予め算出する。

そして、前記スレッド（２０）が所定速度に達した後、該スレッド（２０）を停止機構によって急停止させることにより、動荷重試験において所望の条件を満たす動荷重を付与する。停止機構は、スレッド（２０）の前方を衝突させる線状の停止材（４０）から成り、複数の停止材（４０）を、スレッド（２０）の前方が対向する水平な両側方向に沿って延ばし、かつ前後に複数並べて配置させる。

各停止材（４０）は、両端がそれぞれ掛止された状態から離脱可能に配置され、スレッド（２０）の前方が順次衝突した際に、その衝撃力を吸収しながら塑性変形しつつ両端が掛止された状態から離脱する。この離脱時の抵抗力が停止力に置き換えられて、スレッド（２０）が進行するにつれ接触する停止材（４０）の本数が増え、停止力が増大していく。

停止機構により付与された動荷重の経時的な変化は、例えば解析装置により加速度波形としてグラフ化される。かかる加速度波形を、予め規定された理想波形に如何に近づけるかが重要となる。停止材（４０）の長さや本数、配置によって、得られる加速度波形の形状が調整されるが、限られたスペースで試験を行う関係上、停止材（４０）の設置可能な本数は限られており、個々の停止材（４０）の停止力は比較的強いものとなっている。

従って、個々の停止材（４０）の挙動が波形形状に大きく影響するが、停止材（４０）の強度や設置本数を変えることなく、本動荷重試験装置（１０）では、停止材（４０）に衝突させるスレッド（２０）の方を工夫している。すなわち、スレッド（２０）の前方に、その両側端部（２１）が各停止材（４０）に同時に衝突する前に、両側端部（２１）より中央側の位置で各停止材（４０）に先に衝突する突出部（２２）を設けている。

スレッド（２０）に突出部（２２）を設けたことにより、スレッド（２０）が各停止材（４０）に衝突する際、先ず突出部（２２）が停止材（４０）の中央側に衝突し、次に両側端部（２１）が停止材（４０）に衝突することになる。このように、一本の停止材（４０）から得られる停止力を複数段階に分けることにより、停止材（４０）一本一本の挙動を滑らかにしてスレッド（２０）の停止力として伝達することが可能となる。その結果、得られる加速度波形の形状を、試験の規格条件を満たす滑らかな曲線の理想波形とすることができる。

前記［２］に記載の動荷重試験装置（１０）によれば、前記突出部（２２）は、スレッド（２０）の前方に着脱可能に固定されている。これにより、突出部（２２）をスレッド（２０）から簡単に取り外すことができ、交換ないし保守点検を容易に行うことができる。

前記［３］に記載の動荷重試験装置（１０）によれば、前記突出部（２２）は、停止材（４０）に直接衝突する受け部（２１０）を備えて成り、この受け部（２１０）は、突出部（２２）より着脱可能に構成されている。このように、突出部（２２）自体において、試験回数が増す毎に破損したり摩耗する受け部（２１０）だけを別途交換することができる。

また、前記［４］に記載したように、スレッド（２０）の両側端部（２１）も、停止材（４０）に直接衝突する受け部（２１０）を備えて成り、この受け部（２１０）も、両側端部（２１）より着脱可能に構成して、なおかつ前記突出部（２２）の受け部（２１０）と共用部品にすると良い。これにより、スレッド（２０）の両側端部（２１）においても、受け部（２１０）だけを別途交換することができる。また、受け部（２１０）を共用部品とすることで、部品の製造コストを低減することができる。

前記［５］に記載の動荷重試験装置（１０）によれば、スレッド（２０）は、底面側に固定された車輪（２３）を介して、床面上に前後方向に延びるレール（１１）上に移動可能に設置される。車輪（２３）はユニットとして構成され、スレッド（２０）がレール（１１）上に設置されている状態にて、該スレッド（２０）の底面側に着脱可能に固定されている。

これにより、スレッド（２０）をレール（１１）から持ち上げたり外すことなく、スレッド（２０）から車輪（２３）を含むユニットを簡単に取り外すことができ、交換ないし保守点検を容易に行うことができる。なお、後述するが前記［１４］に記載したように、ユニット全体の着脱とは別に、ユニットから車輪（２３）のみ着脱できるようにしても良い。

前記［６］に記載の動荷重試験装置（１０）によれば、スレッド（２０）の底面側に、レール（１１）に対して移動可能に係合して該レール（１１）からの離脱を防止する保持機構（２４）を設ける。これにより、試験の際に、スレッド（２０）がレール（１１）から浮き上がって脱落する事態を防止することができる。また、保持機構（２４）は、スレッド（２０）がレール（１１）上に設置されている状態で、該スレッド（２０）の底面側に着脱可能に固定されている。これにより、保持機構（２４）の交換ないし保守点検も容易に行うことができる。

前記［７］に記載の動荷重試験装置（１０）によれば、スレッド（２０）の上面側に、供試体を搭載するための天板（２５）を着脱可能に設け、天板（２５）に、供試体を取り付けるためのネジ孔（２５２）を穿設する。このネジ孔（２５２）は、スレッド（２０）の前後方向に対して供試体を所定角度に交差する向きに取り付ける位置に配され、天板（２５）を裏返すことで供試体を左右逆向きに取り付けることができる。これにより、供試体の取り付け向きを変える際に、左右逆向きにするための特別な治具等を用いることなく、天板（２５）を裏返すだけで簡単に対応することができる。

また、前記［８］に記載したように、天板（２５）を平面方向に２分割して、分割された各々をスレッド（２０）の上面側に対して別々に着脱可能にすると良い。これにより、天板（２５）を裏返す際の大きさおよび重量が半減され、容易に裏返したり保守点検を行うことができる。

また、前記［９］に記載したように、スレッド（２０）の上面側と天板（２５）との間に、防振用のゴムシートを介装させれば、スレッド（２０）の加速時におけるガタつきを抑制することができ、かかるガタつきが試験結果に悪影響を及ぼさないようにすることができる。

前記［１０］に記載の動荷重試験装置（１０）によれば、加速機構は、スレッド（２０）の前方に連結したワイヤーロープ（３０）の先に錘（３１）を固結し、該錘（３１）を鉛直方向に落下させることで前記スレッド（２０）を加速させるものであり、簡易に構成することができ、コスト高を招くことなくスレッド（２０）を確実に加速させることができる。

そして、スレッド（２０）の前方に、ワイヤーロープ（３０）の基端を掛止するフック（２６）を設け、該フック（２６）は、前後方向に延びる状態に取り付けられた胴部（２６１）の先端に鈎部（２６２）を軸心周りに回転可能に設けて成る。このようなフック（２６）によれば、ワイヤーロープ（３０）が捩れることを防止することができる。

また、前記［１１］に記載したように、フック（２６）の胴部（２６１）の先端側は、スレッド（２０）の前方の取付部（２６０）に螺合させて固定するボルト（２６１ａ）として形成され、前記取付部（２６０）より突出したボルト（２６１ａ）の先端に別途ナット（２６３）を螺合させると良い。これにより、フック（２６）の取り付けが万一緩んだ場合には、先ずナット（２６３）が外れるため、フック（２６）が外れてしまう前に、取り付けの緩みを目視で容易に確認することができる。

前記［１２］に記載の動荷重試験装置（１０）によれば、前記突出部（２２）上に、フック（２６）より延びるワイヤーロープ（３０）を該突出部（２２）の前方へ案内するガイド（２７０）を設けた。スレッド（２０）の加速後、等速期間以降になるとワイヤーロープ（３０）が緩んでくるが、この時ワイヤーロープ（３０）が突出部（２２）に絡む事態を防止することができる。

さらにまた、前記スレッド（２０）は、具体的には例えば、前記［１３］に記載したように、骨組材であるＨ形鋼（２００）を組み合わせた矩形状の枠組み（２００）として構成すると良い。ここでＨ形鋼（２００）は、長手方向に延びる平行な２本のフランジ（２００ａ，２００ａ）と、各フランジ（２００ａ）間の中央部分を繋ぐ１本のウェブ（２００ｂ）から成る。

このＨ形鋼（２００）同士を組み合わせるに際して、一方のＨ形鋼（２００）の端部が突き合わせる側の他方のＨ形鋼（２００）の上下のフランジ（２００ａ）間の窪みに嵌るように、前記端部のフランジ（２００ａ）の一部を組み合う形状に切り欠いて溶接すると良い。これにより、スレッド（２０）の主要部を成す枠組み（２０１）を容易に構成することができ、必要な強度も容易に得ることができる。

また、前記［１４］に記載したように、前記車輪（２３）を含むユニットは、スレッド（２０）の底面側に位置決めされた状態で着脱可能に固定されるケーシング（２３１）を備え、ケーシング（２３１）が、その上面部（２３２）より互いに離隔して平行に対向する一対の側壁（２３３，２３３）が垂下して成る場合、前記車輪（２３）を、予め回転軸（２３ａ）に回転可能に軸支された単品として構成し、該回転軸（２３ａ）の両端を、前記各側壁（２３３）間に対して水平な両側方向に延びる位置決めされた状態で着脱可能に枢支すると良い。これにより、特に消耗しやすい車輪（２３）だけを簡単に交換でき、その際に、左右平行等の位置決め調整を行うことなく簡単に取り付けることができる。

本発明に係る動荷重試験装置によれば、停止材の本数や長さによって得られる加速度波形の形状がコントロールされるが、限られた停止材の設置本数を変えることなく、一本の停止材から得られる停止力を複数段階に分けることにより、停止材一本一本の挙動を滑らかにしてスレッドの停止力として伝達することを可能とし、得られる加速度波形の形状を、試験の規格条件を満たす滑らかな曲線の理想波形とすることができる。

本発明の実施の形態に係る動荷重試験装置を概略的に示す平面図である。 本発明の実施の形態に係る動荷重試験装置を概略的に示す側面図である。 本発明の実施の形態に係る動荷重試験装置のスレッドを示す平面図である。 本発明の実施の形態に係る動荷重試験装置のスレッドを示す側面図である。 本発明の実施の形態に係る動荷重試験装置のスレッドを示す正面図である。 本発明の実施の形態に係る動荷重試験装置のスレッド（天板を除く）をレール上に設置した状態を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る動荷重試験装置のスレッドを示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る動荷重試験装置のスレッドの前方より各受け部等を取り外した状態を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る動荷重試験装置のスレッドをレール上に設置した状態を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る動荷重試験装置のスレッドをレール上に設置した状態を下方から見た斜視図である。 本発明の実施の形態に係る動荷重試験装置のスレッドの枠組みを構成するＨ形鋼を組み合わせる途中の状態を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る動荷重試験装置のスレッドの枠組みを構成するＨ形鋼を組み合わせた状態を示す平面図である。 本発明の実施の形態に係る動荷重試験装置のスレッドの枠組みを構成するＨ形鋼を組み合わせた状態を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る動荷重試験装置のスレッドから車輪を取り外す状態を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る動荷重試験装置のスレッドから保持機構を取り外す状態を下から見た斜視図である。 本発明の実施の形態に係る動荷重試験装置のスレッドの車輪（ユニット全体）を示す側面図である。 本発明の実施の形態に係る動荷重試験装置のスレッドの車輪（ユニット全体）の内部構造を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る動荷重試験装置のスレッドの車輪（ユニット全体）を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る動荷重試験装置のスレッドの車輪（ユニット全体）から車輪を取り外す途中の状態を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る動荷重試験装置のスレッドの車輪（ユニット全体）から車輪を取り外した状態を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る動荷重試験装置のスレッドの保持機構を示す内側の側面図である。 本発明の実施の形態に係る動荷重試験装置のスレッドの保持機構を示す外側の側面図である。 本発明の実施の形態に係る動荷重試験装置のスレッドの保持機構を示す正面図である。 本発明の実施の形態に係る動荷重試験装置のスレッドに対する航空機座席の取り付け方向を説明する平面図である。 本発明の実施の形態に係る動荷重試験装置のスレッドの突出部およびフックを拡大して示す平面図である。 本発明の実施の形態に係る動荷重試験装置のスレッドを縦に２分割しておき表裏を返す状態を示す説明図である。 本発明の実施の形態に係る動荷重試験装置の試験においてスレッドが停止材に衝突した際の停止材の変化の様子を示す一連の平面図である。 本発明の実施の形態に係る動荷重試験装置の試験においてスレッドが停止材に衝突した際の停止材の変化の様子を示す一連の斜視図である。 本発明の実施の形態に係る動荷重試験装置の試験において停止材における動荷重の働き方を示す説明図である。 従来および本発明の実施の形態に係る動荷重試験装置の試験において停止材における動荷重の働き方を示す説明図である。 従来および本発明の実施の形態に係る動荷重試験装置の試験結果である動荷重の経時的な変化を示すグラフである。 本発明の実施の形態に係る動荷重試験装置の試験における動荷重の経時的な変化を示すグラフの理想波形である。

以下、図面に基づき本発明を代表する一実施の形態を説明する。
図１〜図３２は、本発明の一実施の形態を示している。
本実施の形態に係る動荷重試験装置１０は、衝突時に負荷される動荷重による衝撃を再現するための装置である。例えば航空機座席では、非常離着陸時においても全ての搭乗者を保護するように設計しなければならない。本動荷重試験装置１０では、かかる設計を証明するための装置を例として説明する。

図１および図２に示すように、動荷重試験装置１０は、供試体を搭載した状態で一定方向に移動可能に設置されたスレッド２０と、スレッド２０を所定速度まで加速させる加速機構と、スレッド２０が所定速度に達した後、該スレッド２０を衝突させることで急停止させて動荷重を付与する停止機構と、を有する。スレッド２０上には、各試験条件に必要な供試体として、航空機座席２７および人体ダミー２８が治具を介して搭載される。

航空機座席２７に関する動荷重試験には、試験Iと試験II２つの試験が知られている。試験Iは、着陸時の失速等による地面との衝突を想定したもので、最大衝撃荷重１４Ｇが要求される。試験IIは、離陸時の地上障害物との水平衝突を想定したもので、最大衝撃荷重１６Ｇが要求される。各試験毎に、動荷重の経時的な変化を示すグラフとして、それぞれ規格条件を満たす理想波形が予め設定される。

前記試験IIにおける理想波形は、図３２に示すものとなる。図３２に示す理想波形は、試験IIにおける規定条件として、最大衝撃荷重は１６Ｇ、ライズタイムは０．００９秒（９０ｍｓ）未満、速度変化は４４Ｆ／Ｓ（１３．４２ｍ／ｓ）以上と定められている。なお、供試体を含むスレッド２０の総重量は、例えば２５００Ｋｇ等と適宜設定すれば良い。

本動荷重試験装置１０において、図１および図２に示すように、スレッド２０は、所定の厚さを有し平面視で前後方向に長い矩形状の骨組材から組み立てられている。スレッド２０を設置する床面上には、左右一対のレール１１，１１が前後方向に沿って延びるように敷設されている。このレール１１上に、スレッド２０は、底面側に固定された後述の車輪２３を介して一定方向である前後方向に移動可能に設置される。なお、レール１１は、円形断面の丸棒状に形成されている（図６参照）。

詳しく言えば、図３〜図１５に示すように、スレッド２０は、骨組材であるＨ形鋼２００を組み合わせた矩形状の枠組み２０１を備えている。枠組み２０１の内側にも、前後方向、左右方向、および斜め方向に延びるようにＨ形鋼２００がリブ２０２，２０３，２０４として溶接されている。

図１１〜図１３に示すように、Ｈ形鋼２００は、長手方向に延びる平行な２本のフランジ２００ａ，２００ａと、各フランジ２００ａ間の中央部分を繋ぐ１本のウェブ２００ｂから成る。このＨ形鋼２００同士を組み合わせるに際して、一方のＨ形鋼２００の端部が突き合わせる側の他方のＨ形鋼２００の上下のフランジ２００ａ間の窪みに嵌るように、前記端部のフランジ２００ａの一部を組み合う形状に切り欠いて溶接する。

スレッド２０の前方は、後述する停止材４０に衝突する部位であり、その両側端部２１，２１には、それぞれ停止材４０に直接衝突する受け部２１０が設けられている。また、両側端部２１，２１より中央側の中間位置には、両側端部２１，２１が停止材４０に同時に衝突する前に停止材４０に衝突する突出部２２が設けられている。この突出部２２にも、停止材４０に直接衝突する受け部２１０が設けられている。ここで受け部２１０は、両側端部２１，２１や突出部２２に対して着脱可能に構成されている。

図７および図８に示すように、スレッド２０の前方の両側端部２１，２１には、それぞれ前方へ出っ張る弧状断面のブラケット２１ａがネジで着脱可能に取り付けられている。この各ブラケット２１ａに対して、前記受け部２１０が同じくネジで着脱可能に取り付けられている。各受け部２１０は、焼き入れした鋳物ではなく通常の金属材により成形され、図示した馬蹄形のフランジを上下に有し、各フランジ間の窪みに停止材４０が嵌る形状となっている。

前記突出部２２は、その基端にネジ止め用のフランジを備えた円筒状の部材から成り、先端には前方へ出っ張る弧状断面のブラケット２２ａがネジで着脱可能に取り付けられている。このブラケット２２ａに対して、前記受け部２１０がネジで着脱可能に取り付けられている。突出部２２の受け部２１０は、前述した両側端部２１，２１の受け部２１０と同一の共用部品である。突出部２２は、スレッド２０の前方に着脱可能に固定され、さらに、突出部２２より受け部２１０は着脱可能に構成されている。

図９および図１０に示すように、スレッド２０は、底面側に固定された車輪２３を介して前記各レール１１上に移動可能に設置されている。車輪２３には、その外周に亘りレール１１に嵌合する湾曲した凹みが形成されている。車輪２３はユニットとして構成されており、該ユニットは、スレッド２０の枠組み２０１の底面側の四隅に合計４個取り付けられている。ユニットは、図１４に示すように、スレッド２０がレール１１上に設置されている状態でも、該スレッド２０の底面側に着脱できるように取り付けられている。

詳しく言えば、図１６〜図２０に示すように、前記ユニットは、箱状の上面部２３２より互いに離隔して平行に対向する一対の側壁２３３，２３３が垂下して成るケーシング２３１を備える。ケーシング２３１は、上面部２３２がスレッド２０の枠組み２０１の底面側両脇にネジ止めされることで、スレッド２０の底面側に位置決めされた状態で着脱可能に取り付けられている。このネジを外してからケーシング２３１をスレッド２０に対して前後方向にずらすことで、該スレッド２０がレール１１上に設置されている状態でも容易に取り外すことができる。

図１９に示すように、ケーシング２３１の各側壁２３３には、それぞれ下向きに開口した凹溝２３３ａが切り欠かれており、この凹溝２３３ａの上端奥に車輪２３の回転軸２３ａの両端が枢支される。凹溝２３３ａは、回転軸２３ａを枢支するサイドカバー２３４で塞がれる。車輪２３は、予め回転軸２３ａに回転可能に軸支された単品として構成されている。車輪２３の内側には環状のベアリングが設けられており、このベアリングを介して車輪２３は、固定された回転軸２３ａに対して回転する。サイドカバー２３４を側方より外すことにより、車輪２３はケーシング２３１全体の着脱とは別に、取り付け状態にあるケーシング２３１から単独でも取り外すことができる。

また、図９および図１０に示すように、スレッド２０の底面側には、レール１１から浮き上がるような離脱を防止するための保持機構２４が設けられている。保持機構２４はユニットとして構成されており、スレッド２０の枠組み２０１の底面側に、左右２箇所ずつ合計４個が取り付けられている。ここでユニットは、図１５に示すように、スレッド２０がレール１１上に設置されている状態でも、該スレッド２０の底面側に着脱できるように取り付けられている。

詳しく言えば、図２１〜図２３に示すように、前記ユニットは、左右に２分割可能なケーシング２４１を備える。ケーシング２４１は、上面部２４２と中段部２４３が一体に設けられた内側壁部２４１ａと、該内側壁部２４１ａに対して側方よりネジで着脱可能に組み合わされる外側壁部２４１ｂとから成る。

両側壁部２４１ａ，２４１ｂの下端縁には、それぞれ互いに対向する一対のローラー２４４，２４４が垂直な回転軸により回転可能に枢支されている。各ローラー２４４は、略円錐台に形成されており、それぞれの傾斜面間にレール１１を載せるように挟むことで、レール１１に対して移動可能に係合する。また、外側壁部２４１ｂに枢支されたローラー２４４の上側には、同軸上に補助ベアリング２４５が回転可能に枢支されている。

ケーシング２４１は、上面部２４２がスレッド２０の枠組み２０１の底面側両脇にネジ止めされることで、スレッド２０に対して着脱可能に取り付けられている。図１５に示すように、ケーシング２４１から外側を向く外側壁部２４１ｂを取り外して分解すれば、上面部２４２をスレッド２０から外すことができる。これにより、スレッド２０がレール１１上に設置されている状態でも、スレッド２０から保持機構２４を容易に取り外すことができる。なお、上面部２４２は、必ずしも平面形状とする必要はなく、取り付ける側である枠組み２０１の構造に合致するような段差や凹凸を設けても良い。

図３〜図５に示すように、スレッド２０の上面側には、供試体を搭載するための天板２５が着脱可能に設けられている。天板２５には、枠組み２０１ないしリブ２０２等に固定するための第１ネジ孔２５１のほか、供試体を取り付けるための第２ネジ孔２５２がそれぞれ穿設されている。ここで第１ネジ孔２５１は、枠組み２０１ないしリブ２０２等の真上に位置するように、前後方向に亘り中心線を境に左右対称な位置に規則的に配置されている。なお、各図において第１ネジ孔２５１および第２ネジ孔２５２には、それぞれ一部のみに引き出し線と符号を付している。

第２ネジ孔２５２は、スレッド２０の前後方向（に延びる中心線）に対して所定角度で交差する一定方向に整列するように穿設されている。すなわち、第２ネジ孔２５２は、供試体を所定角度に交差する向きに取り付けるように配されている。これは、前述した試験IIにおいては、供試体である航空機座席２７を、着陸時の衝突を模擬して前方かつ側方の動荷重が加わるように斜めに搭載するためである。通常は図２４に示すように、航空機座席２７は前後方向に対して左右何れかに１０度傾く状態に搭載される。

図２４（ａ）に示した例では、前方に向かって右側に傾いているが、このような取り付けを特別な治具等を用いることなく容易に実現するために、天板２５の第２ネジ孔２５２は、前方に向かって右側に１０度傾いた状態で格子状に規則正しく並ぶように整列している。図２４（ａ）に示した例とは左右逆向きの左側に傾くように搭載したい場合には、天板２５の表裏が逆になるように裏返せば良い。天板２５を裏返すことで、第２ネジ孔２５２の配置は左側に傾くことになる。

また、図２６に示すように、天板２５を平面方向に２分割して、分割された各々の天板２５Ａ，２５Ｂをスレッド２０の上面側に対して別々に着脱可能としても良い。本実施の形態では、天板２５を前後方向に延びる中心線を境にして縦方向に２分割している。分割された天板２５Ａ，２５Ｂには、それぞれ前述の第１ネジ孔２５１および第２ネジ孔２５２が所定の位置に穿設されている。なお、天板２５を分割する数は２分割に限ることなく、３分割、あるいは４分割以上としても良い。

さらに、スレッド２０の上面側と天板２５との間には、図示省略したが防振用のゴムシートを介装させると良い。具体的には例えば、枠組み２０１ないしリブ２０２等の上面に沿って細幅状に裁断した一般的なゴムシートを予め接着剤で固定しておくと良い。なお、ゴムシートの代わりに、弾性材をシート状に加工したものでも代用することもできる。

図１および図２に示すように、スレッド２０の前後に位置する床面には、スレッド２０を所定速度まで加速させる加速機構が設置されている。この加速機構は、スレッド２０の前方に連結したワイヤーロープ３０の先に錘３１を固結し、該錘３１を鉛直方向に落下させることでスレッド２０を加速させるものである。スレッド２０の前方には、前記ワイヤーロープ３０の基端を掛止するフック２６が設けられている。

スレッド２０の前方には、図６〜図８に示すように、フック２６（図中では省略）を取り付けるための取付部２６０が設けられている。取付部２６０は、前記枠組み２０１の前端縁の中央に上向きに突設されている。一方、フック２６は、図２５に示すように、前記取付部２６０に対して前後方向に延びる状態で取り付けられた胴部２６１の先端に、鈎部２６２を軸心周りに回転可能に設けて成る。

フック２６の胴部２６１の先端側は、前記取付部２６０にあるネジ孔に螺合させて固定するボルト２６１ａとして形成されている。ここで、取付部２６０より突出したボルト２６１ａの先端には別途ナット２６３が螺合している。また、取付部２６０は、前記突出部２２の基端の直ぐ上に位置するが、この突出部２２上に、前記フック２６より延びるワイヤーロープ３０（の基端側）を突出部２２の前方へ案内するガイド２７０を設けると良い。

ガイド２７０は、ワイヤーロープ３０を前方へ向かって通すことができる形態であれば何でも良いが、具体的には例えば図２５中に示したように、互いに離隔した両側壁２７１，２７１を有するブラケットとして、両側壁２７１，２７１間にワイヤーロープ３０が摺接するボルト２７２等を架設して構成すると良い。

ワイヤーロープ３０の先端は、図１および図２に示すように、各レール１１の前方に向けて延ばされており、停止材４０を越えた先の位置で滑車１２，１３に掛け渡された後、錘３１が固結されている。錘３１の重さは、スレッド２０が停止材４０に衝突する時に、供試体に規定の動荷重を負荷できる重さとする。この錘３１の落下運動によりスレッド２０は走行し、停止材４０に衝突して停止するように設定されている。

スレッド２０の後方には、図１に示すように切離装置１４を介して、ウインチ１５に巻き取られたワイヤーロープ１６が連結されており、このワイヤーロープ１６の張力によって試験前の錘３１の落下が防止されている。また、ウインチ１５によるワイヤーロープ１６の巻き取りにより、走行前のスレッド２０をレール１１上にて所望の前後位置に調整して保持できるようになっている。そして、切離装置１４によって、スレッド２０からワイヤーロープ１６を切り離すことにより、錘３１を落下させてスレッド２０を走行させることができる。

図１および図２に示すように、スレッド２０の前方に位置する床面には、前記スレッド２０が所定速度に達した後、該スレッド２０を停止材４０に衝突させることで急停止させて、動荷重を付与する停止機構が設置されている。ここで停止材４０は、塑性変形する線状の材質から成り、具体的には例えば軟鋼線材のワイヤーが適する。停止材４０の具体的な材質は試験の標準化を図るために、ＪＩＳ規格のうち特定の種類（例えばＪＩＳ Ｇ ＳＷＲＭ８〜１２）を採用すると良い。また、停止材４０の寸法は、例えば標準径φ７、長さ３４５０〜３７００Ｌとする。

停止材４０は、各レール１１の両脇に設置された支持台４１上にて、スレッド２０の前方に対向する水平な両側方向に延び、かつ前後に複数並べて配置される。ここで各停止材４０の両端は、それぞれ掛止された状態から離脱可能であり、スレッド２０の前方が順次衝突した際に、その衝撃力を吸収しながら塑性変形しつつ掛止された状態から離脱するように設定されている。左右両側の支持台４１上には、それぞれ停止材４０の端部を引っ掛ける一対のローラー４２，４３が回転可能に軸支されている。このローラー４２，４３間に停止材４０の端部は巻き付くように掛止されている。なお、各ローラー４２，４３は、支持台４１上で複数組みが前後に密に並ぶように配されている。

図２９に示すように、一対のローラー４２，４３は、停止材４０の軸方向の延びる直線上にて所定間隔をあけて軸支されている。停止材４０の端部は、各ローラー４２，４３間に巻き付けられるように、一部が山型形状に予め曲げ加工されている。また、各ローラー４２，４３間に停止材４０の端部が掛止された状態で、その上方は支持台４１の上面に対向する鉄板（図示せず）にて押さえられている。かかる状態の停止機構にスレッド２０が突入してくると、各停止材４０は各ローラー４２，４３間を塑性変形しながらすり抜けていく。この時の抵抗力を停止力に置き換えている。スレッド２０が進行するにつれ、接触する停止材４０の本数が増え停止力が増大していく。

前記試験IIにおける動荷重の経時的な変化を、前述した図３２に示す理想波形に近づけるには、各停止材４０の条件出しとして配線パターンの作成が重要となる。ここで新規に停止材４０の配線パターンを作成する場合は、前後に並ぶ各停止材４０のうち最後の停止材４０の位置の割り出し、停止材４０の必要本数の割り出し、停止材４０のカット長さの決定という手順となる。

先ず、最後の停止材４０の位置の割り出しでは、最初の停止材４０から最後の停止材４０までの間隔を決める。ここで最初とは、最初にスレッド２０に衝突するという意であり、最後とは、最後にスレッド２０に衝突するという意である。
最初の停止材４０から最後の停止材４０までの距離により、ライズタイムが決まる。例えば前記試験IIにおけるライズタイムは８５ｍｓが理想だが、この距離が短いと、波形のパルスの傾斜が急になり、ライズタイムが速くなり、試験条件が厳しくなる。また、間隔を空けすぎると、規定値の９０ｍｓを越えてしまうことになる。

次に、停止材４０の必要本数の割り出しでは、規定のピークＧ（最大衝撃荷重）を確保するために、何本の停止材４０が必要であるかを、停止材４０のロット毎の荷重値から算出する。これは、同一のＪＩＳ規格ないし寸法の停止材４０であっても、納入ロットにより硬さのバラツキがあるためである。
そして、停止材４０のカット長さの決定では、全ての停止材４０がスレッド２０にかかり、ピークＧに達した後、停止材４０が各ローラー４２，４３から順次抜けてスレッド２０の制動力は徐々に下降し、切断した箇所の停止材４０が全て抜ける長さが理想となる。なお、各工程毎の細かな計算方法は、一般的であるので詳細な説明は省略する。

その他、動荷重試験装置１０は、関連設備として、図１および図２に示すように、高速度カメラ５０、照明装置６０、計測解析装置７０、撮影解析装置８０等を備えている。
高速度カメラ５０は、試験中における人体ダミー２８の頭の動きや安全ベルトの位置等を撮影するものである。高速度カメラ５０は、支持台４１の左右両側に設置され、例えば最大１０００コマ／秒の性能のもの等が用いられる。なお、高速度カメラ５０の代わりに、高速度ビデオを用いても良い。

照明装置６０は、試験時の高速度撮影を行うための照明であり、前記高速度カメラ５０の撮影範囲を照明できるように配置される。照明装置６０は、例えば平均８００００ルクスの照度のハロゲンランプ等が用いられる。
計測解析装置７０は、試験時におけるスレッド２０の速度、加速度、人体ダミー２８の各部位における衝撃値等、試験の合否の判定データを計測・解析する装置であり、パソコンにより構成される。

撮影解析装置８０は、試験中におけるスレッド２０や人体ダミー２８の動きを高速度カメラ（ビデオ）で撮影した映像に基づいて、スレッド２０や人体ダミー２８の試験中における実際の変位、速度、加速度を解析するものであり、パソコンにより構成される。
計測解析装置７０ないし撮影解析装置８０によって、前記停止機構により付与された動荷重の経時的な変化が計測される。

次に、本実施の形態に係る動荷重試験装置１０の作用を説明する。
動荷重試験を実施する前に、過去の試験実績や試射の結果から試験条件に適した停止材４０の配置を検討して配線パターンを作成する。ここで前述した試験IIを実施する場合、動荷重の経時的な変化が図３２に示す理想波形に近づくように、最後の停止材４０の位置を割り出し、停止材４０の必要本数を割り出し、停止材４０のカット長さを決定する。カットした停止材４０は、両端を曲げ加工機で図示した山型形状に加工して、採用したワイヤー製品のロットＮｏ毎に分けて保管する。

動荷重試験を実施するに際しては、前記配線パターンに基づき、図１に示す支持台４１上に停止材４０を設置する。停止材４０は、スレッド２０の前方に対向する水平な両側方向に延び、かつ前後に必要本数が並ぶように配置する。図２９に示すように、各停止材４０の両端は、それぞれ曲げ加工された部位が各ローラー４２，４３間に巻き付くように掛止される。なお、前後に並ぶ各ローラー４２，４３の上方は、支持台４１の上面に対向する鉄板（図示せず）で押さえておく。

スレッド２０上に供試体を搭載するには、スレッド２０の上面側にある天板２５に航空機座席２７を取り付けて、航空機座席２７に人体ダミー２８を着座させた状態に取り付ける。天板２５には、図３に示すように、供試体を前後方向に対して所定角度に交差する向きに取り付ける第２ネジ孔２５２が穿設されている。この第２ネジ孔２５２の配置に沿って、航空機座席２７を前方かつ側方の動荷重が加わる斜め向きに容易にネジ止めすることができる。

図３に示す天板２５の第２ネジ孔２５２の向きによれば、図２４（ａ）に示すように、航空機座席２７を前方に向かって右側に傾く状態に取り付けることができる。また、天板２５を裏返せば、図２４（ｂ）に示すように航空機座席２７を左右逆向きに取り付けることができる。このように、航空機座席２７の取り付け向きを変える場合は、左右逆向きにするための特別な治具等を用いることなく、天板２５を裏返すだけで簡単に対応することができる。

従来の天板は、その進行方向に対して、平行ないし直角に交わる方向にネジ孔が並ぶ１種類のみであった。よって、航空機座席２７を天板上で進行方向に斜めに傾くように取り付ける場合には、取り付け角度に合わせてネジ孔が斜めに配置（例えば左右何れかに１０度）された別の板を天板上に別途取り付ける必要があり、コストが嵩むばかりでなく、重量増加を招くという問題があった。本動荷重試験装置１０の天板２５によれば、このような従来技術の問題点を解消することができる。なお、天板２５を取り付けるための第１ネジ孔２５１を第２ネジ孔２５２と一部兼用するようにしても良い。

また、図２６に示すように、天板２５を平面方向に２分割して、分割された各々をスレッド２０の上面側に対して別々に着脱可能にすると良い。これにより、天板２５を裏返す際の大きさおよび重量が半減され、容易に裏返したり保守点検を行うことができる。
さらに、スレッド２０の枠組み２０１の上面側と天板２５との間には、防振用のゴムシートを介装すると良い。レール１１は軸方向に複数本を継ぎ足して構成されるため、スレッド２０がレール１１同士の接続箇所を通過する際に特にガタつきが生じやすいが、ゴムシートによりガタつきを抑制することができ、試験結果に悪影響を及ぼすことを防止することができる。

ところで、スレッド２０の主要部を成す枠組み２０１は、Ｈ形鋼２００を組み合わせて構成する。すなわち、Ｈ形鋼２００を矩形状に組み合わせた枠組み２０１の内側に、同じくＨ形鋼２００であるリブ２０２，２０３，２０４を前後方向、左右方向、および斜め方向に溶接する。図１１〜図１３に示すように、Ｈ形鋼２００は、平行な２本のフランジ２００ａ，２００ａが上下となる状態に配され、中央の１本のウェブ２００ｂの部分が、突き合わせる側のＨ形鋼２００の上下のフランジ２００ａ間の窪みに嵌るように、端部のフランジ２００ａを組み合うように切り欠いて溶接する。これにより、スレッド２０を容易に構成することができ、必要な強度も容易に得ることができる。

図９および図１０に示すように、スレッド２０は、車輪２３を介して床面上に設置された一対のレール１１，１１上に移動可能に設置される。車輪２３はスレッド２０の底面側の四隅に合計４個取り付けられており、各車輪２３はそれぞれユニットとして構成されている。かかる車輪２３は、スレッド２０がレール１１上に設置されている状態でも、該スレッド２０の底面側に着脱させることができる。

詳しく言えば、車輪２３のユニットを成すケーシング２３１の上面部２３２（図１８参照）をスレッド２０の底面側に固定するネジを外してから、図１４に示すように、ケーシング２３１をスレッド２０に対して前後方向にずらすことで、レール１１から容易に取り外すことができる。これにより、スレッド２０をレール１１上から持ち上げたり外すことなく、車輪２３の交換ないし保守点検を容易に行うことができる。車輪２３自体は、消耗品であり適宜取り替えることが必要となるが、ケーシング２３１からサイドカバー２３４を側方より外せば、ケーシング２３１全体の着脱とは別に、車輪２３のみをケーシング２３１から単独でも取り外すことができる。

ここで車輪２３は、予め回転軸２３ａに回転可能に軸支された単品として構成されており、該回転軸２３ａの両端を、前記各側壁２３３間に対して水平な両側方向に延びる位置決めされた状態で着脱可能に枢支することができる。これにより、特に消耗しやすい車輪２３だけを簡単に交換でき、その際に、車輪２３の左右平行等の位置決め調整を行うことなく簡単に取り付けることができる。

また、図９および図１０に示すように、スレッド２０の底面側には、レール１１に対して移動可能に係合して該レール１１からの離脱を防止する保持機構２４を設ける。これにより、試験の際に、スレッド２０がレール１１から浮き上がって脱落する事態を確実に防止することができる。また、保持機構２４は、スレッド２０がレール１１上に設置されている状態でも、該スレッド２０の底面側に着脱させることができる。

保持機構２４も前記車輪２３と同様に消耗品であり、適宜取り替えることが必要となる。そこで、保持機構２４のユニットを成すケーシング２４１（図２３参照）のうち、図１５に示すように、外側を向く外側壁部２４１ｂを取り外して分解すれば、スレッド２０から保持機構２４を容易に取り外すことができる。これにより、スレッド２０をレール１１上から持ち上げたり外すことなく、保持機構２４の交換ないし保守点検も容易に行うことができる。

その他、スレッド２０に関する準備としては、スレッド２０や供試体である航空機座席２７、人体ダミー２８の適所に動荷重試験で使用する加速度センサ等の各種センサを取り付け、各センサの係数を所定の値に設定する。ここで各センサの配線は、計測解析装置７０の指定のチャンネルに接続する。また、試験時の高速度撮影を行う高速度カメラ５０を支持台４１の左右両側に設置し、さらに、その側方には照明装置６０を設置して、前記高速度カメラ５０の撮影範囲を所定の明るさで照射する。

スレッド２０の準備が整ったら加速機構による発射準備を行う。図１に示すように、スレッド２０の後方に切離装置１４を介してワイヤーロープ１６を連結し、ウインチ１５で適宜巻き取りスレッド２０を所定の発射位置まで移動させる。スレッド２０の前方にフック２６（図２５参照）を介してワイヤーロープ３０を連結し、ワイヤーロープ３０の先に錘３１を固結する。そして、前記切離装置１４によってスレッド２０からワイヤーロープ１６を切り離すことにより、錘３１を鉛直方向に落下させてスレッド２０を発射させる。このように加速機構は、簡易に構成することができ、コスト高を招くことなくスレッド２０を確実に加速させることができる。

図２５に示すように、前記フック２６は、スレッド２０の前方に固定した胴部２６１に対して、ワイヤーロープ３０を引っ掛ける鈎部２６２が軸心周りに回転可能である。これにより、スレッド２０の走行中にワイヤーロープ３０が捩れることを防止することができる。また、フック２６の胴部２６１の先端側はボルト２６１ａになっており、スレッド２０の前方にある取付部２６０に螺合させて固定する。ここで取付部２６０より突出したボルト２６１ａの先端にナット２６３を螺合させておく。フック２６の取り付けが万一緩んだ場合、先ずナット２６３が外れるため、取り付けの緩みを目視で容易に確認することができる。

そして、図１において、切離装置１４によりスレッド２０からワイヤーロープ１６を切り離し、錘３１を鉛直方向に落下させると、スレッド２０はレール１１上を走行し所定速度まで加速する。ここで所定速度は、動荷重試験において要求される最大衝撃力等を元にして予め算出しておく。この値に基づき錘３１の重さやスレッド２０の総重量等も決められる。そして、スレッド２０が所定速度に達した後、停止機構を成す各停止材４０に衝突して急停止することにより、動荷重試験において所望の条件を満たす動荷重が付与される。

図２７および図２８は、それぞれスレッド２０が各停止材４０に衝突した際の停止材４０の変化の様子を示している。各図（ａ）は、スレッド２０の突出部２２が最前列にある停止材４０に衝突した瞬間であり、各図（ｂ）は、スレッド２０の突出部２２が各停止材４０に順次衝突しつつも、両側端部２１は未だ停止材４０に衝突していない状態である。各図（ｃ）は、スレッド２０の両側端部２１も停止材４０に衝突し始めた状態である。そして、各図（ｄ）では、スレッド２０の両側端部２１が各停止材４０に順次衝突しつつある状態である。なお、図中において、各停止材４０の両端の位置の変化は省略して記載している。

図２９は、個々の停止材４０における動荷重の働き方を示している。図中において、スレッド２０が衝突する前の停止材４０上に並ぶＡ点〜Ｆ点は、スレッド２０が衝突するとＡ’点〜Ｆ’点の位置に変化する。停止材４０における動荷重は、衝突当初は停止材４０が外側のローラー４３に巻き付くことにより、荷重が働く（２５％）。次に図中のＤ点において、外側のローラー４３から内側のローラー４２への巻き付けに変わるため、ここで大きな動荷重が働く（５０％）。そして、図中のＥ点において巻き付いていたものを直線に伸ばす動荷重が働く（２５％）。従って、Ｄ点を通り過ぎると７５％の荷重が失われるため、Ｄ点が動荷重の抜け位置となる。

このように、各停止材４０は、両端がそれぞれ掛止されたローラー４２，４３間から離脱可能であり、スレッド２０の前方が順次衝突すると、その衝撃力を吸収しながら塑性変形しつつ両端がローラー４２，４３間に掛止された状態から離脱する。この離脱時の抵抗力が停止力に置き換えられて、スレッド２０が進行するにつれ接触する停止材４０の本数が増え、停止力が増大していく。

また、各停止材４０の停止力は、スレッド２０が移動する毎に変化する。すなわち、停止材４０の角度αが増すのに比例して、停止材４０に受ける荷重も増加することになる。なお、図２９では従来技術のように、スレッド２０の前方に突出部２２がなく、両側端部２１，２１が停止材４０に対して同時に衝突する例を示すが、停止材４０と各ローラー４２，４３との関係は共通する。

スレッド２０が停止すると、各センサからの出力データや高速度カメラ５０で撮影された画像を計測解析装置７０や撮影解析装置８０に転送して解析を行う。各停止材４０との衝突により付与された動荷重の経時的な変化は、計測解析装置７０により加速度波形としてグラフ化される。かかる加速度波形を、図３２に示す予め規定された理想波形に如何に近づけるかが重要となる。停止材４０の本数や長さによって、得られる加速度波形の形状がコントロールされているが、限られたスペースで試験を行う関係上、停止材４０の設置可能な本数は限られており、個々の停止材４０の停止力は比較的強いものとなっている。

従って、個々の停止材４０の挙動が波形形状に大きく影響するが、停止材４０の強度や設置本数を変えることなく、本動荷重試験装置１０では、停止材４０に衝突させるスレッド２０の方を工夫している。すなわち、スレッド２０の前方に、その両側端部２１が各停止材４０に同時に衝突する前に、両側端部２１より中央側の位置で各停止材４０に先に衝突する突出部２２を設けている。

このような突出部２２を設けたことにより、スレッド２０が各停止材４０に衝突する際、先ず突出部２２が停止材４０の中央側に衝突し、次に両側端部２１が停止材４０に衝突することになる。すなわち、一本の停止材４０から得られる停止力を複数段階に分けることにより、停止材４０一本一本の挙動を滑らかにしてスレッド２０の停止力として伝達することが可能となる。その結果、得られる加速度波形の形状を、試験の規格条件を満たす滑らかな曲線の理想波形とすることができる。

図３０は、従来技術のスレッドが停止材４０に衝突する際の模式図（ａ）と、本実施の形態に係るスレッド２０が停止材４０に衝突する際の模式図（ｂ）である。どちらの例でも、停止材４０の張力Ｔは常に一定であるため、それぞれ次の式で停止力Ｆを算出することができる。なお２倍するのは、左右両側に各ローラー４２，４３が配されているためである。

［図３０（ａ）の場合］
Ｆ_０＝２×Ｔｃｏｓθ_０ （またはＦ_０＝２×Ｔｓｉｎα（角度αは図２９参照））
［図３０（ｂ）の場合］
この場合、停止材４０は大きく分けて２つの挙動に分けられるために、以下の２式の合計として求められる。
・停止材４０がスレッド２０の突出部２２に衝突してから側端部２１に衝突する前まで
Ｆ_１＝２×Ｔｃｏｓθ_１ （またはＦ_１＝２×Ｔｓｉｎα（角度αは図２９参照））
・停止材４０がスレッド２０の側端部２１に衝突した後
Ｆ_２＝２×Ｔｃｏｓθ_２ （またはＦ_２＝２×Ｔｓｉｎα（角度αは図２９参照））
なお、θ_１≧θ_２であるため、Ｆ_１≦Ｆ_２の関係が成り立つ。

図３０（ａ）において、スレッド２０の突出部２２と内側のローラー４２との距離Ｌ（図２９参照）が２００ｍｍ程度で、スレッド２０が約１００ｍｍ進んだ場合、停止材４０とスレッド２０の角度θの変化量は約２７度となる。
また、図３０（ｂ）において、スレッド２０の側端部２１と内側のローラー４２との距離Ｌが８００ｍｍ程度で、スレッド２０が約１００ｍｍ進んだ場合、停止材４０とスレッド２０の角度θの変化量は約７度となる。

このように両条件を比較すると、スレッド２０の移動量に対して、停止材４０とスレッド２０のなす角度の変化量に大きな違いが発生している。これにより、従来の構造（図３０（ａ））よりも本実施の形態の構造（図３０（ｂ））の方が、停止材４０の影響をスムーズに受けることができる。すなわち、図３０（ａ）の場合の実際の加速度波形を図３１（ａ）、図３０（ｂ）の場合の実際の加速度波形を図３１（ｂ）にそれぞれ示すが、両者を比較すれば明らかなように、前者の加速度波形はガタついた形状となるのに対して、後者の加速度波形は滑らかな形状となる。

その他、実際の加速度波形の形状を図３２に示す理想波形に近づけるためには、以下の方法で調整することができる。すなわち、加速度波形の立ち上がりからピークまでの傾斜角度を急にするには（ライズタイムを速くする）、停止材４０の本数を変えずに配線の間隔を詰めたり、あるいはスレッド２０の速度を速くする。逆に、立ち上がりからピークまでの傾斜角度を緩やかにするには（ライズタイムを遅くする）、停止材４０の本数を変えずに配線の間隔を空けたり、あるいはスレッド２０の速度を遅くすれば良い。

加速度波形のピーク時以降の加速度下降の度合いに関しては、早くＧを下げる場合（下がる傾斜をきつくする）には、停止材４０の切断長さを短くしたり、スレッド２０の速度を上げる、スレッド２０の総重量を増やすこと等が考えられる。逆に、遅くＧを下げる場合（下がる傾斜を緩くする）には、停止材４０の切断長さを長くしたり、スレッド２０の速度を下げる、スレッド２０の総重量を減らすこと等が考えられる。
さらに、狙いのピークＧを上げる場合には、停止材４０の本数を増やしてもＧは上がるが、この場合はスレッド２０の総重量や速度を変更した時よりも、顕著に波形の形状が大きく変わってしまうため、通常の微調整はスレッド２０の重量で調整する。ただし、減らすウエイトが無かったり、大幅な変更の場合には、停止材４０の本数を増やすか、減らす等して調整する。

また、本動荷重試験装置１０によれば、スレッド２０の突出部２２は、枠組み２０１の前方に対して着脱可能に固定されている。これにより、突出部２２をスレッド２０から簡単に取り外すことができ、交換ないし保守点検を容易に行うことができる。図２５に示すように、突出部２２は、停止材４０に直接衝突する受け部２１０を備えており、この受け部２１０は、突出部２２より着脱可能に構成されている。よって、試験回数が増す毎に破損したり摩耗する受け部２１０だけを別途交換することができる。

同様に、スレッド２０の両側端部２１も、停止材４０に直接衝突する受け部２１０を備えており、この受け部２１０も、両側端部２１より着脱可能に構成され、なおかつ前記突出部２２の受け部２１０と共用部品となっている。これにより、スレッド２０の両側端部２１においても、受け部２１０だけを別途交換することができる。また、受け部２１０が共用部品であるため、部品の製造コストを低減することができる。なお、従来のスレッドの両側端部にある受け部は、焼き入れした鋳物で構成しており、堅すぎて割れてしまう脆さがあったが、今回の受け部２１０は焼き入れしない代わりに摩耗しやすくなっても、消耗品として適宜交換すれば良い。

さらに、図２５に示すように、前記突出部２２上には、フック２６より延びるワイヤーロープ３０を該突出部２２の前方へ案内するガイド２７０を設けると良い。前記スレッド２０の加速後、等速期間以降になるとワイヤーロープ３０が緩んでくるが、この時ワイヤーロープ３０がガイドによって前方へ案内されるようにすれば、ワイヤーロープ３０が直ぐ下方に垂れて突出部２２に絡む事態を防止することができる。

以上、本発明の実施の形態を図面によって説明してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。例えば本実施の形態では、航空機座席２７を対象とする動荷重試験について説明したが、他の様々な乗物の衝突時の再現試験に適用することができる。また、加速機構としては、前述した錘３１の落下を利用したものではなく、油圧制御や空圧制御を利用してスレッド２０を発射するように構成したものを採用しても良い。

また、スレッド２０の具体的な形状、停止材４０の長さや配置等は、図示したものに限定されることはない。特に、スレッド２０における突出部２２は、停止材４０に衝突した際に左右のバランスが崩れないように中央に１つ設けることにしたが、要はスレッド２０の両側端部２１が衝突する前に停止材４０に衝突し、衝突を複数回に分けることができる構成であれば良い。

本発明は、米国連邦航空局により実施が義務づけられた航空機座席の動荷重試験の実施を行うのに適するが、他に自動車や鉄道車両等の様々な乗物用の設備に関する動荷重試験の実施に広く利用することができる。

１０…動荷重試験装置
１１…レール
１４…切離装置
１５…ウインチ
１６…ワイヤーロープ
２０…スレッド
２１…側端部
２２…突出部
２３…車輪
２４…保持機構
２５…天板
２６…フック
２７…航空機座席
２８…人体ダミー
３０…ワイヤーロープ
３１…錘
４０…停止材
４１…支持台
５０…高速度カメラ
６０…照明装置
７０…計測解析装置
８０…撮影解析装置

Claims (14)

1. 衝突時に負荷される動荷重を再現するための動荷重試験装置において、
   供試体を搭載した状態で一定方向に移動可能に設置されたスレッドと、
   前記スレッドを所定速度まで加速させる加速機構と、
   前記スレッドが所定速度に達した後、該スレッドを衝突させることで急停止させて動荷重を付与する停止機構と、を有し、
   前記停止機構は、前記スレッドの前方に対向する水平な両側方向に延び、かつ前後に複数並べて配置され、両端がそれぞれ掛止された状態から離脱可能であり、前記スレッドの前方が順次衝突した際に、その衝撃力を吸収しながら塑性変形しつつ両端が掛止された状態から離脱する線状の停止材を備えて成り、
   前記スレッドの前方に、その両側端部が前記各停止材に同時に衝突する前に、両側端部より中央側の位置で前記各停止材に衝突する突出部を設けたことを特徴とする動荷重試験装置。
2. 前記突出部は、前記スレッドの前方に着脱可能に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の動荷重試験装置。
3. 前記突出部は、前記停止材に直接衝突する受け部を備えて成り、
   前記受け部は、前記突出部より着脱可能に構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の動荷重試験装置。
4. 前記スレッドの両側端部は、前記停止材に直接衝突する受け部を備えて成り、
   前記受け部は、前記両側端部より着脱可能に構成されており、前記突出部の受け部と共用部品であることを特徴とする請求項３に記載の動荷重試験装置。
5. 前記スレッドは、底面側に固定された車輪を介して、床面上に前後方向に延びるレール上に移動可能に設置され、
   前記車輪はユニットとして構成され、前記スレッドがレール上に設置されている状態にて、該スレッドの底面側に着脱可能に固定されていることを特徴とする請求項１，２，３または４に記載の動荷重試験装置。
6. 前記スレッドの底面側に、前記レールに対して移動可能に係合して該レールからの離脱を防止する保持機構を設け、
   前記保持機構はユニットとして構成され、前記スレッドがレール上に設置されている状態にて、該スレッドの底面側に着脱可能に固定されていることを特徴とする請求項５に記載の動荷重試験装置。
7. 前記スレッドの上面側に、前記供試体を搭載するための天板を着脱可能に設け、
   前記天板に、前記供試体を取り付けるための複数のネジ孔を、前記スレッドの前後方向に対して所定角度で交差する一定方向に整列させて穿設し、
   前記各ネジ孔は、前記天板を裏返すことにより、前記供試体が前記スレッドの前後方向に対して斜めに交差する向きを左右逆向きに取り付け可能とすることを特徴とする請求項１，２，３，４，５または６に記載の動荷重試験装置。
8. 前記天板は平面方向に２分割され、分割された各々を前記スレッドの上面側に対して別々に着脱可能としたことを特徴とする請求項７に記載の動荷重試験装置。
9. 前記スレッドの上面側と前記天板との間に、防振用のゴムシートを介装させたことを特徴とする請求項７または８に記載の動荷重試験装置。
10. 前記加速機構は、前記スレッドの前方に連結したワイヤーロープの先に錘を固結し、該錘を鉛直方向に落下させることで前記スレッドを加速させるものであり、
    前記スレッドの前方に、前記ワイヤーロープの基端を掛止するフックを設け、該フックは、前後方向に延びる状態に取り付けられた胴部の先端に鈎部を軸心周りに回転可能に設けて成ることを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７，８または９に記載の動荷重試験装置。
11. 前記フックの胴部の先端側は、前記スレッドの前方の取付部に螺合させて固定するボルトとして形成され、前記取付部より突出した前記ボルトの先端に別途ナットを螺合させたことを特徴とする請求項１０に記載の動荷重試験装置。
12. 前記突出部上に、前記フックより延びるワイヤーロープを該突出部の前方へ案内するガイドを設けたことを特徴とする請求項１０または１１に記載の動荷重試験装置。
13. 前記スレッドは、骨組材であるＨ形鋼を組み合わせた矩形状の枠組みから成り、前記Ｈ形鋼は、長手方向に延びる平行な２本のフランジと、各フランジ間の中央部分を繋ぐ１本のウェブから成り、
    前記Ｈ形鋼同士を組み合わせるに際して、一方のＨ形鋼の端部が突き合わせる側の他方のＨ形鋼の上下のフランジ間の窪みに嵌るように、前記端部のフランジの一部を組み合う形状に切り欠いて溶接することを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１または１２に記載の動荷重試験装置。
14. 前記車輪を含むユニットは、前記スレッドの底面側に位置決めされた状態で着脱可能に固定されるケーシングを備え、
    前記ケーシングは、その上面部より互いに離隔して平行に対向する一対の側壁が垂下して成り、
    前記車輪は、予め回転軸に回転可能に軸支された単品として構成され、該回転軸の両端が、前記各側壁間に対して水平な両側方向に延びる位置決めされた状態で着脱可能に枢支されることを特徴とする請求項５に記載の動荷重試験装置。