JP6309440B2

JP6309440B2 - 衝突試験装置

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Publication number: JP6309440B2
Application number: JP2014251000A
Authority: JP
Inventors: 徹橋村
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2014-12-11
Filing date: 2014-12-11
Publication date: 2018-04-11
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Description

本発明は、車両の衝突試験を行うための衝突試験装置に関する。

例えば特許文献１などに、従来の衝突試験装置が記載されている。特許文献１の第２ページには次の記載がある。なお、特許文献１に記載の符号には括弧を付した。
通常の車両衝突試験は重錘（１）と重錘塔（２）と重錘（１）に連結されたワイヤ（３）と、第１のワイヤ（７）によつてけん引される第１の車両（９）と、を備えて行われている。この車両衝突試験においては、重錘（１）を所定高さにまで持ち上げた後、重錘（１）を落下させ車両（９、１０）を走行させ衝突予定地点（１３）付近において衝突せしめるようにしている。

実開昭５８−６０２５０号公報特開昭５９−１１９２３５号公報特開２００７−３２２１６１号公報特開平８−５４３２９号公報

特許文献１に記載の技術では、重錘（１）（落錘）を落下させることにより、車両（９）が牽引される。重錘（１）の落下高さを高くすることにより、車両（９）の牽引速度は速くなる。しかし、重錘（１）の落下高さを高くすると、衝突試験装置が大型化する問題がある。

そこで本発明は、落錘の落下高さを抑制しつつ、車両の牽引速度を速くできる、衝突試験装置を提供することを目的とする。

本発明の衝突試験装置は、落錘と、吊下部と、牽引ロープと、動滑車装置と、を備える。前記吊下部は、前記落錘が吊り下げられる部分である。前記牽引ロープは、前記吊下部に対する前記落錘の落下運動を車両に伝達し、前記車両を水平方向に牽引する。前記動滑車装置は、前記吊下部と前記落錘との間に設けられる。前記動滑車装置は、定滑車と、動滑車と、を備える。前記定滑車は、前記吊下部に回転軸が固定され、前記牽引ロープが掛けられる。前記動滑車は、前記落錘に回転軸が固定され、前記牽引ロープが掛けられる。

上記構成により、落錘の落下高さを抑制しつつ、車両の牽引速度を速くできる。

第１実施形態の衝突試験装置１を示す図である。第２実施形態の衝突試験装置１０１を示す図である。図１などに示す車両１１の速度と、落錘２３の落下高さＨと、の関係を示すグラフである。図１などに示す車両１１の速度と、落錘２３の落下高さＨと、の関係を示すグラフである。従来の衝突試験装置２０１を示す図である。従来の衝突試験装置３０１を示す図である。

（第１実施形態）
図１を参照して本発明の第１実施形態の衝突試験装置１について説明する。

衝突試験装置１は、車両１１（下記）の衝突試験（衝突評価試験）を行うための装置（試験機）である。衝突試験装置１は、車両１１の衝突試験が行われる衝突試験場などに配置される。車両１１の衝突試験が行われる目的は次の通りである。車両１１には、他の車両や障害物などとの衝突に備えて、車両１１の機能損傷を抑制するための機能を備えることが要求される。また、車両１１には、乗員や歩行者の生命を守り、その損傷を抑制する機能を備えることが要求される。そこで、例えば車両１１の衝突エネルギーを吸収する構造などの開発が継続して行われている。このような車両１１を開発するために、車両１１の衝突試験が行われる。車両１１の衝突試験の内容は次の通りである。所望の（規定の、予め定められた）速度まで車両１１を加速させ、車両１１を衝突体１５（下記）に衝突させる。この衝突時や衝突後の、車両１１や模擬乗員（ダミー人形）の損傷データなどが採取される。

この衝突試験装置１は、車両１１を牽引する装置（牽引装置）である。衝突試験装置１は、落錘式である。落錘式は、車両１１を牽引するための落錘２３（下記）が用いられる方式である。衝突試験装置１は、落下錘水平牽引方式である。落下錘水平牽引方式は、落錘２３を落下させることにより、車両１１を水平方向（略水平方向を含む、以下同様）に牽引する方式である。衝突試験装置１は、車両１１と、車両切り離し装置１３と、衝突体１５と、衝突体周辺機器１７と、落錘部２０と、牽引ロープ８０と、を備える。

車両１１は、衝突体１５に衝突させられるもの（被衝突体、被衝突試験体）である。車両１１は、実車または模擬車両（実車を模した車両）などである。車両１１は、牽引ロープ８０により牽引される、被牽引車両である。車両１１は、車輪を有する機械である。車両１１は、例えば自動車である。自動車である車両１１は、例えば乗用車（普通自動車、軽自動車など）であり、例えばトラックでもよく、例えば商用車などでもよい。車両１１は、鉄道車両でもよい。

車両切り離し装置１３は、車両１１と牽引ロープ８０とを結合する（つなぐ）装置である。車両切り離し装置１３は、車両１１と牽引ロープ８０との結合を切り離す（結合を解く）装置である。車両切り離し装置１３は、車両１１が衝突体１５に衝突した後に、牽引ロープ８０が車両１１を牽引し続けるという不具合を解消するための装置である。

衝突体１５は、車両１１を衝突させるものである。衝突体１５は、例えば、コンクリートバリヤ１５ａと、衝突試験体１５ｂと、を備える。コンクリートバリヤ１５ａは、地面Ｇに固定される、コンクリートの壁である。衝突試験体１５ｂは、各種の衝突試験基準に対応した衝突アタッチメント類、例えば、斜め衝突用アタッチメント、オフセット衝突用アタッチメント、ポール衝突用アタッチメント、などである。衝突試験体１５ｂは、例えば、車両１１とは別の車両、またはガードレールなどでもよい。衝突試験体１５ｂは設けられなくてもよい。

衝突体周辺機器１７は、衝突体１５の周辺に配置される機器である。衝突体周辺機器１７には、例えば、高速度カメラ１７ａと、照明装置１７ｂと、がある。高速度カメラ１７ａは、車両１１と衝突体１５との衝突の様子を撮影する装置である。照明装置１７ｂは、車両１１および衝突体１５に光をあてる装置である。

落錘部２０は、落錘２３（下記）を落下させるための部分（機構、装置）である。落錘部２０は、落錘塔２１と、落錘２３と、緩衝装置２５と、落下高さ制御装置３０と、下部滑車４０と、動滑車装置５０と、を備える。

落錘塔２１（落錘タワー）は、落錘２３を吊り下げるための塔である。落錘塔２１は、落錘２３を落下させるための塔である。塔とは、水平方向の幅や奥行に比べ、上下方向に高い建造物である。落錘塔２１は、地面Ｇに対して固定される。落錘塔２１は、支柱２１ａと、吊下部２１ｂと、を備える。

支柱２１ａは、地面Ｇに対して吊下部２１ｂを支持する柱である。支柱２１ａは、地面Ｇから上に突出する。支柱２１ａは、複数本設けられる。

吊下部２１ｂは、落錘２３が吊り下げられる部分である。吊下部２１ｂは、動滑車装置５０が吊り下げられる部分である。吊下部２１ｂは、落錘塔２１の上部である。吊下部２１ｂは、例えば、複数本の支柱２１ａの上端部どうしをつなぐ。吊下部２１ｂは、例えば水平方向に延びる梁などであり、例えば板などでもよい。なお、吊下部２１ｂは、塔でない建造物（図示なし）に設けられた梁や、塔でない建造物の天井などでもよい。また、支柱２１ａの一部（上部など）が、動滑車装置５０を吊り下げてもよい（吊下部２１ｂと支柱２１ａとが兼ねられてもよい）。

落錘２３は、車両１１を牽引するためのおもり（重錘）である。落錘２３は、落下させられるおもり（落下錘）である。落錘２３は、動滑車装置５０を介して、吊下部２１ｂから吊り下げられる。

緩衝装置２５は、落下している落錘２３を受け止める装置である。緩衝装置２５は、落錘２３の落下による衝撃を和らげる（吸収する）装置である。緩衝装置２５は、落錘２３の真下に配置される。

落下高さ制御装置３０は、落錘２３の落下高さＨを制御（調整、変更）する装置である。落錘２３の落下高さＨとは、落錘２３の落下が開始された時から、落錘２３の落下が終わる時（落錘２３が緩衝装置２５に接触する時）までに、落錘２３が落下する高さ（距離）である。落下高さ制御装置３０は、落錘２３の落下高さＨを制御することにより、落下高さＨから決まる車両１１の牽引速度を制御し、車両１１の衝突速度を制御する。車両１１の衝突速度とは、車両１１が衝突体１５に衝突するときの車両１１の速度である。落下高さ制御装置３０は、吊下部２１ｂと落錘２３との間に配置される。落下高さ制御装置３０は、ウインチ３１と、吊下ロープ３３と、落錘切り離し装置３５と、を備える。

ウインチ３１（ホイスト）は、吊下部２１ｂに設けられる。ウインチ３１は、吊下部２１ｂに直接的または間接的に取り付けられる。ウインチ３１は、例えば吊下部２１ｂから吊り下げられる。ウインチ３１は、吊下部２１ｂに接触してもよい。

吊下ロープ３３は、ウインチ３１から落錘２３を吊り下げるためのロープ（ワイヤ）である。吊下ロープ３３の下端部は、落錘２３に結合される。吊下ロープ３３は、ウインチ３１により巻取りおよび巻出しされる。その結果、落錘２３が、上下方向に移動する。その結果、落錘２３の落下高さＨが変わる。

落錘切り離し装置３５は、吊下ロープ３３と落錘２３とを結合する装置である。落錘切り離し装置３５は、吊下ロープ３３と落錘２３との結合を切り離す装置である。落錘切り離し装置３５は、吊下ロープ３３と落錘２３との間に配置される。落錘切り離し装置３５が吊下ロープ３３と落錘２３との結合を切り離した時（瞬間）の落錘２３の位置が、落錘２３の落下起点になる。

下部滑車４０には、牽引ロープ８０（下記）が掛けられる。下部滑車４０は、牽引ロープ８０の延びる方向を、水平方向から鉛直方向に変える。下部滑車４０は、衝突体１５よりも落錘塔２１に近い側に配置される。下部滑車４０の回転軸は、地面Ｇに対して固定される。下部滑車４０の回転軸は、落錘塔２１に固定され、例えば支柱２１ａに固定される。下部滑車４０は、回転軸回りに回転自在である。回転軸回りに回転自在である点は、下記の他の滑車（定滑車６１、動滑車７１、動滑車７３など）も同様である。

動滑車装置５０は、吊下部２１ｂと落錘２３とをつなぐ、滑車装置である。動滑車装置５０は、吊下部２１ｂと落錘２３との間に設けられる。動滑車装置５０は、落錘２３の落下距離よりも、車両１１の牽引距離を、長くするための装置である。動滑車装置５０は、落錘２３の落下速度よりも、車両１１の牽引速度を、速くするための装置である。ここで、車両１１の牽引速度が、落錘２３の落下速度のｎ倍の大きさになる動滑車装置５０（または衝突試験装置１）を、「ｎ倍速装置」とする。動滑車装置５０は、２倍速装置である。動滑車装置５０は、定滑車６１と、動滑車７１と、動滑車７３と、を備える。

定滑車６１の回転軸は、吊下部２１ｂに固定される。定滑車６１は、下部滑車４０の真上（略真上を含む、以下同様）に配置される。定滑車６１には、牽引ロープ８０が掛けられる。牽引ロープ８０が掛けられる点は、他の滑車（動滑車７１、動滑車７３など）も同様である。なお、定滑車６１とは別の新たな定滑車（図示なし）を、支柱２１ａよりも外側（水平方向外側）に張り出された吊下部２１ｂに設け、牽引ロープ８０の部分８０ｃ（下記）を、落錘塔２１よりも外側に配置してもよい。

動滑車７１および動滑車７３それぞれの回転軸は、落錘２３に固定される。動滑車７１および動滑車７３それぞれの回転軸は、落錘２３の例えば上面などに固定される。動滑車７１は、定滑車６１の真下（略真下を含む）に配置される。動滑車７３は、例えば、動滑車７１から水平方向に間隔をあけた位置に配置される。なお、動滑車７１に対する動滑車７３の位置は適宜変更されてもよい。また、動滑車７３は設けられなくてもよい（動滑車装置５０には、１つのみ動滑車７１が設けられてもよい）。

牽引ロープ８０は、車両１１を水平方向に牽引する。牽引ロープ８０は、車両１１に結合されるロープ（ワイヤ）である。牽引ロープ８０は、吊下部２１ｂ（下記）に対する落錘２３（下記）の落下運動を車両１１に伝達する。牽引ロープ８０は、衝突試験装置１に例えば１本設けられる。牽引ロープ８０の車両１１側の端部を、端部８０ａとする。牽引ロープ８０の車両１１側とは反対側の端部を、端部８０ｚとする。牽引ロープ８０には、端部８０ａ側から端部８０ｚ側の順に、部分８０ｂと、部分８０ｃと、部分８０ｄと、部分８０ｅと、部分８０ｙと、がある。牽引ロープ８０には、動滑車支持部８１がある。

端部８０ａは、車両切り離し装置１３に結合される。端部８０ａは、車両切り離し装置１３を介して車両１１に結合される。端部８０ａは、車両１１に直接結合されてもよい。
部分８０ｂは、車両切り離し装置１３と下部滑車４０との間の部分である。部分８０ｂは、水平方向に延びる。
部分８０ｃは、下部滑車４０と定滑車６１との間の部分である。部分８０ｃは、鉛直方向（略鉛直方向を含む、以下同様）に延びる。
部分８０ｄは、定滑車６１と動滑車７１との間の部分である。部分８０ｄは、鉛直方向に延びる。
部分８０ｅは、動滑車７１と動滑車７３との間の部分である。部分８０ｅは、水平方向に延びる。動滑車７３が設けられない場合は、牽引ロープ８０に部分８０ｅはない。
部分８０ｙは、動滑車７３と端部８０ｚとの間の部分である。部分８０ｙは、鉛直方向に延びる。
端部８０ｚは、地面Ｇに対して固定される。端部８０ｚは、落錘塔２１に固定される。端部８０ｚは、動滑車７３よりも上側で落錘塔２１に固定される。端部８０ｚは、吊下部２１ｂに固定される。端部８０ｚは、支柱２１ａに固定されてもよい。

動滑車支持部８１は、牽引ロープ８０のうち、動滑車７１および動滑車７３に働く荷重（ほぼ落錘２３の質量）を、動滑車７１および動滑車７３よりも上から支える部分である。動滑車支持部８１は、動滑車７１および動滑車７３から、上側に延びる部分である。動滑車支持部８１は、部分８０ｄと、部分８０ｙと、の２か所（いわば２本）ある。

（作動）
衝突試験装置１は次のように作動する。
［作動Ａ］所望の衝突速度（車両１１の衝突速度）が得られるように、落錘２３の落下高さＨが調整される。具体的には、ウインチ３１により、吊下ロープ３３の巻取りや巻出しが行われる。

［作動Ｂ］落錘切り離し装置３５は、吊下ロープ３３と落錘２３との結合を切り離す。その結果、落錘２３の落下が開始される。

［作動Ｃ］牽引ロープ８０は、落錘２３の落下運動を、車両１１に伝える。その結果、車両１１は、落錘２３の落下に伴って牽引される。さらに詳しくは、落錘２３の落下に伴い、動滑車７１および動滑車７３それぞれの回転軸が落下する。その結果、牽引ロープ８０の部分８０ｅが下がり、その結果、部分８０ｂが下部滑車４０側に移動する。その結果、車両１１は、衝突体１５側に牽引され、加速する。このとき、車両１１の牽引速度は、落錘２３の落下速度の２倍の大きさである。

［作動Ｄ］車両１１が衝突体１５に所定距離（予め定められた距離）まで近づいたとき、車両切り離し装置１３は、牽引ロープ８０と車両１１との結合を解く。

［作動Ｅ］上記［作動Ｄ］の後、車両１１は、衝突体１５に衝突する。このとき、上記［作動Ｄ］により、車両１１は、牽引ロープ８０から切り離されている。よって、このときに落錘２３が落下し続けていても、車両１１は、牽引ロープ８０により牽引されることはない。

［作動Ｆ］落錘２３は、緩衝装置２５に衝突する。なお、車両１１が衝突体１５に衝突する時と、落錘２３が緩衝装置２５に衝突する時とは、どちらが先でもよく、同時でもよい。

（衝突試験装置の方式の比較）
上記のように、衝突試験装置１は、落下錘水平牽引方式により車両１１を牽引する。ここで、車両１１を牽引する方式には、落下錘水平牽引方式の他に、電動ウインチ方式、カタパルト方式、リニアモータ方式、自由落下錘方式などがある。

電動ウインチ方式は、例えば上記の特許文献２などに記載されている。電動ウインチ方式は、他の方式と比べて大規模な衝突試験装置で使用される。電動ウインチ方式は、高出力（車両１１を牽引できる程度に高出力）な電動ウインチを電気的に制御することで、車両１１の牽引速度を精密に制御する方式である。電動ウインチ方式では、機構および制御系が複雑かつ高価となる。また、電動ウインチ方式では、設備の必要面積が大きい。そのため、電動ウインチ方式では、落下錘水平牽引方式や自由落下錘方式に比べ、衝突試験装置を手軽な装置にできないおそれがある。カタパルト方式およびリニアモータ方式も、電動ウインチ方式と同様に、装置が複雑かつ高価となる。

自由落下錘方式は、例えば上記の特許文献３、４などに記載されている。図５に、自由落下錘方式の衝突試験装置２０１を示す。自由落下方式では、車両１１（図１参照）またはその部品（以下「車両など」）に、落錘２３を直接衝突させる。または、自由落下方式では、車両などを落下させ、車両などを衝突体１５に衝突させる場合もある。自由落下方式は、電動ウインチ方式、カタパルト方式、およびリニアモータ方式に比べ、装置が単純かつ安価である。しかし、自由落下方式には、次の欠点がある。自由落下方式では、落錘２３（または車両など）の衝突速度Ｖは、落錘２３の落下高さＨにより決まる。具体的には、衝突速度Ｖと落下高さＨとの関係は、次の［数１］で表される。

ただし、
ｇ：重力加速度（約９．８［ｍ／ｓ²］）
Ｈ：落下高さ［ｍ］
Ｖ：衝突速度［ｍ／ｓ］
である。

この自由落下錘方式では、落下高さＨを高くしたとき、落下高さＨの平方根に比例して衝突速度Ｖが上昇する。そのため、例えば落下高さＨを２倍にしても、速度は１．４倍しか上がらない。具体的には例えば、落下高さＨが１０［ｍ］の場合、落錘２３の衝突速度Ｖは約５０［ｋｍ／ｈ］となる。落下高さＨを２０［ｍ］にしても、落錘２３の衝突速度Ｖは約７１［ｋｍ／ｈ］にしかならない。そのため、大きな（高い）落錘塔２１が必要になる。実際には、自由落下する落錘２３を安定して落下させ、落錘２３を衝突体１５（目標物）に衝突させるために、落錘２３の落下をガイドするガイド部材が設けられることが多い。このガイド部材と落錘２３との摩擦抵抗や、落錘２３が受ける空気抵抗がある。そのため、上記の［数１］から算出される衝突速度Ｖよりも実際の衝突速度は低下する。そのため、ある衝突速度Ｖを得たい場合、上記の［数１］から算出される落下高さＨよりも大きい落下高さＨが必要になる。

また、この自由落下方式では、バンパーやクラッシュボックスなど、比較的小さく（車両全体に比べて小さく）、単一または単一に近い、部材や部品の簡易評価は可能である。しかし、走行する車両１１（図１参照）が衝突体１５に衝突するときの複雑な衝突現象（動的挙動）は再現できず、実際の車両１１の衝突現象とは大きく異なる評価しかできない。なお、複雑な衝突現象には、例えば、衝突後の車両１１が、衝突直前の車両１１の進行方向とは違う角度（１８０°以外の角度）に跳ね返る現象や、タイヤがスリップして横滑りする現象などがある。複雑な衝突現象は、例えば、車両１１の進行方向に対して斜めを向いた衝突体１５に車両１１が衝突した場合や、２台の車両１１が角度を持って（正対せずに）衝突した場合に生じる。また、複雑な衝突現象は、例えば、車両１１の車幅の一部のみに存在する衝突体１５に車両１１が衝突した場合などに生じる。

この自由落下方式では、空圧やバネ圧などにより落錘２３の落下速度を加速する装置（加速装置）が、落錘塔２１の上部に設けられる場合がある。しかし、加速装置は複雑であり、大型であり、高価である。加速装置による落錘２３の加速度が大きいほど、加速装置が大きく高価になる。

落下錘水平牽引方式では、上記のように、落錘２３を落下させることにより、車両１１を水平方向に牽引する。そのため、落下錘水平牽引方式は、電動ウインチ方式、カタパルト方式、およびリニアモータ方式に比べ、原理が明快（単純）であり、簡易な装置を用いることができる。例えば、落下錘水平牽引方式では、電動ウインチ方式で用いられる電動ウインチを制御するための複雑な制御装置などは不要である。また、落下錘水平牽引方式では、車両１１を衝突体１５に水平方向に衝突させる。よって、上記の「複雑な衝突現象」を模擬できる（上記の自由落下方式の問題点の１つを解消できる）。図６に、従来の落下錘水平牽引方式の衝突試験装置３０１を示す。従来の衝突試験装置３０１は、動滑車装置５０（図１参照）を備えない。そのため、車両１１の衝突速度Ｖを大きくするには、落下高さＨを高くする必要があり、例えば落錘塔２１を高くする必要がある。

（質量比αなどについて）
この落下錘水平牽引方式では、車両１１の衝突速度Ｖは、落錘２３の落下高さＨと、質量比αにより決まる。質量比αは、車両１１の質量ｍ₁と、落錘２３の質量ｍ₂と、の比であり、α＝ｍ₂／ｍ₁である。質量比αは、例えば、車両１１の牽引距離の制限（最大値）、落下高さＨの制限（例えば落錘塔２１の高さの制限）、および、所望の車両１１の衝突速度Ｖなどに基づいて設定される。車両１１の衝突速度Ｖは、落錘２３の落下高さＨを高くするほど速くなる。車両１１の衝突速度Ｖは、質量比αを大きくするほど速くなる（詳細は下記）。

（効果１）
図１に示す衝突試験装置１による効果は次の通りである。衝突試験装置１は、落錘２３と、吊下部２１ｂと、牽引ロープ８０と、動滑車装置５０と、を備える。吊下部２１ｂは、落錘２３が吊り下げられる部分である。牽引ロープ８０は、吊下部２１ｂに対する落錘２３の落下運動を車両１１に伝達し、車両１１を水平方向に牽引する。
［構成１］動滑車装置５０は、吊下部２１ｂと落錘２３との間に設けられる。動滑車装置５０は、定滑車６１と、動滑車７１および動滑車７３の少なくともいずれか（以下「動滑車７１・７３」）と、を備える。定滑車６１の回転軸は、吊下部２１ｂに固定される。定滑車６１には、牽引ロープ８０が掛けられる。動滑車７１・７３の回転軸は、落錘２３に固定される。動滑車７１・７３には、牽引ロープ８０が掛けられる。

衝突試験装置１は、上記［構成１］の動滑車装置５０を備える。よって、落錘２３の落下速度よりも、車両１１の牽引速度を速くできる。よって、落錘２３の落下速度と車両１１の牽引速度とが同じもの（図６参照）（以下「従来技術」）に比べ、落錘２３の落下高さＨを抑制しつつ、車両１１の牽引速度を速くできる。具体的には例えば、落錘２３の落下高さＨが従来技術と同じでも、車両１１の牽引速度を従来技術よりも速くできる。また例えば、車両１１の牽引速度が従来技術と同じでも、落錘２３の落下高さＨを従来技術よりも低くできる。その結果、例えば、従来技術よりも地面Ｇから吊下部２１ｂまでの高さを低くでき、例えば落錘塔２１を低くできる。

（効果２）
衝突試験装置１は、ウインチ３１と、吊下ロープ３３と、落錘切り離し装置３５と、を備える。
［構成３−１］ウインチ３１は、吊下部２１ｂに設けられる。
［構成３−２］吊下ロープ３３は、ウインチ３１により巻取りおよび巻出しされ、ウインチ３１から落錘２３を吊り下げる。
［構成３−３］落錘切り離し装置３５は、吊下ロープ３３と落錘２３とを結合し、吊下ロープ３３と落錘２３との結合を切り離す。

衝突試験装置１は、上記［構成３−１］および［構成３−２］を備える。よって、ウインチ３１で吊下ロープ３３を巻取りおよび巻出しすることにより、吊下ロープ３３に吊り下げられた落錘２３が、上下方向に移動する。ウインチ３１により落錘２３をある高さに配置させた状態で、上記［構成３−３］の落錘切り離し装置３５により、吊下ロープ３３と落錘２３との結合を切り離すことができる。このように、落錘２３の落下起点（落下開始時の落錘２３の位置）を調整できる。よって、落錘２３の落下高さＨを調整できる。特に、衝突試験装置１では、従来技術に比べ、落錘２３の落下高さＨの変化量に対する車両１１の牽引速度の変化量が大きくなりやすい。具体的には、図３に示すグラフ（詳細は下記）の傾きが大きくなりやすい。そのため、車両１１の牽引速度を所望の値にするためには、従来技術に比べてより正確に落下高さＨを設定する必要がある。そこで、衝突試験装置１では、上記の［構成３−１］〜［構成３−３］により、落錘２３の落下高さＨを容易に調整できるので、車両１１の牽引速度を所望の値に設定しやすい。

（第２実施形態）
図２を参照して、第２実施形態の衝突試験装置１０１について、第１実施形態の衝突試験装置１との相違点を説明する。なお、衝突試験装置１０１のうち、第１実施形態の衝突試験装置１との共通点については、実施形態と同一の符号を付し、説明を省略した。第１実施形態の衝突試験装置１に対する第２実施形態の衝突試験装置１０１の相違点は、動滑車装置１５０の構成、および、牽引ロープ１８０の配置である。

動滑車装置１５０は、次のように構成される。図１に示す動滑車装置５０は、２倍速装置であった。一方、図２に示す動滑車装置１５０は、車両１１の牽引速度が落錘２３の落下速度の２倍よりも大きくなるように構成される。具体的には、動滑車装置１５０は、４倍速装置である。図１に示す２倍速装置の動滑車装置５０をいわば単式とすれば、図２に示す動滑車装置１５０は、いわば複式である。動滑車装置１５０は、第１実施形態と同様の定滑車６１と、動滑車７１と、動滑車７３と、を備える。第１実施形態では動滑車７３は設けられる必要はなかったが、動滑車装置１５０では動滑車７３は設けられる必要がある。さらに、動滑車装置１５０は、定滑車１６３と、定滑車１６５と、を備える。

定滑車１６３および定滑車１６５それぞれの回転軸は、吊下部２１ｂに固定される。定滑車１６３は、動滑車７１の真上に配置される。定滑車１６５は、動滑車７３の真上に配置される。定滑車１６５は、例えば、定滑車１６３に対して水平方向に間隔をあけて配置される。なお、定滑車１６３に対する定滑車１６５の配置は、適宜変更されてもよい。また、定滑車１６５は設けられなくてもよい。

牽引ロープ１８０は、次のように配置される。図１に示す牽引ロープ８０には、動滑車７１と動滑車７３との間の部分８０ｅがあった。一方、図２に示す牽引ロープ１８０には、部分８０ｅ（図１参照）はない。牽引ロープ１８０には、端部８０ａ側から端部８０ｚ側の順に、部分８０ｂと、部分８０ｃと、部分８０ｄと、部分１８０ｉと、部分１８０ｊと、部分１８０ｋと、部分８０ｙと、がある。牽引ロープ１８０には、動滑車支持部１８１がある。

部分１８０ｉは、動滑車７１と定滑車１６３との間の部分である。部分１８０ｉは、鉛直方向に延びる。
部分１８０ｊは、定滑車１６３と定滑車１６５との間の部分である。部分１８０ｊは、水平方向に延びる。
部分１８０ｋは、定滑車１６５と動滑車７３との間の部分である。部分１８０ｋは、鉛直方向に延びる。

動滑車支持部１８１は、次のように設けられる。図１に示す動滑車支持部８１は、部分８０ｄと、部分８０ｙと、の２か所（いわば２本）であった。一方、図２に示すように、動滑車支持部１８１は、部分８０ｄと、部分１８０ｉと、部分１８０ｋと、部分８０ｙと、の４か所（いわば４本）である。

（効果３）
図２に示す衝突試験装置１０１による効果は次の通りである。
［構成２］動滑車装置１５０は、車両１１の牽引速度が落錘２３の落下速度の２倍よりも大きくなるように構成される。

上記［構成２］により、車両１１の牽引速度が落錘２３の落下速度の２倍以下の場合に比べ、落錘２３の落下高さＨを抑制しつつ、車両１１の牽引速度をより速くできる。

（２倍速装置と、４倍速装置と、従来技術と、の比較）
様々な衝突試験装置について、落錘２３の落下高さＨ［ｍ］と、車両１１の衝突速度Ｖ［ｍ／ｓ］と、の関係を計算し、計算結果を比較した。比較した各衝突試験装置は、次の通りである。
・図５に示す、自由落下方式の衝突試験装置２０１（比較例１）。
・図６に示す、動滑車装置５０（図１）を備えない落下錘水平牽引方式の衝突試験装置３０１（比較例２）。
・図１に示す第１実施形態の衝突試験装置１（２倍速装置）。
・図２に示す第２実施形態の衝突試験装置１０１（４倍速装置）。

ここで、図１に示す車両１１が牽引されるときの車両１１と地面Ｇとの間の摩擦力と、牽引ロープ８０や滑車（下部滑車４０や定滑車６１など）の抵抗力と、を計算上、車両１１の摩擦係数μで代表させた。この摩擦係数μの値を、μ＝０．４とした。上記の質量比αを５．３３とした（質量比αに関係なく衝突速度Ｖが決まる衝突試験装置２０１（図５参照）を除く）。なお、例えば、車両１１の質量ｍ₁を１．５トン（乗用車の標準的な質量）、落錘２３の質量ｍ₂を８トンと設定した場合、質量比α（＝ｍ₂／ｍ₁）は、５．３３となる。この計算では、車両切り離し装置１３による牽引ロープ８０と車両１１との切り離しは行われないとする。

計算結果は図３に示すグラフ（落下高さ−速度関係曲線）のようになった。例えば、８０［ｋｍ／ｈ］の衝突速度Ｖを得るために必要な落下高さＨ［ｍ］は、次のようになった。
・図５に示す衝突試験装置２０１（比較例１）：２５．２［ｍ］
・図６に示す衝突試験装置３０１（比較例２）：３２．５［ｍ］
・図１に示す衝突試験装置１（２倍速装置）：１３．０［ｍ］
・図２に示す衝突試験装置１０１（４倍速装置）：９．０［ｍ］
このように、衝突試験装置１（図１参照）および衝突試験装置１０１（図２参照）では、ある衝突速度Ｖを得るために必要な落下高さＨを、比較例１、２に比べて大幅に（ほぼ半分以下に）低減できる。

（異なる質量比αの比較）
図２に示す衝突試験装置１０１（４倍速装置）の質量比αを様々に変えたときの、落下高さＨ［ｍ］と、衝突速度Ｖ［ｍ／ｓ］と、の関係を計算し、計算結果を比較した。比較した質量比αは、α＝５．３３、α＝４、および、α＝３である。計算結果は図４に示すグラフのようになった。質量比αが大きくなるほど、ある衝突速度Ｖを得るために必要な落下高さＨが低くなる。

（衝突速度Ｖと落下高さＨとの関係式）
図１に示す衝突試験装置１（２倍速装置）における、衝突速度Ｖと落下高さＨとの関係は次のように導き出される。質量ｍ₂の落錘２３が高さｈまで上昇した場合の落錘２３の位置エネルギーと、落錘２３が高さｈだけ落下したときの質量ｍ₁の車両１１が持つ運動エネルギーと、の釣合い式は、次の［数２］となる。

ただし、
ｖ₁：車両１１の牽引速度
ｖ₂：落錘２３の落下速度
μ：車両１１の摩擦係数（詳細は上記）
である。
衝突試験装置１（２倍速装置）では、ｖ₁＝２ｖ₂である。このｖ₁＝２ｖ₂を上記［数２］に適用して整理すると、次の［数３］が得られる。

ただし、上記のように、α＝ｍ₂／ｍ₁である。

図２に示す衝突試験装置１０１（４倍速装置）における、衝突速度Ｖと落下高さＨとの関係は次のように導き出される。上記［数２］と同様の釣合い式を衝突試験装置１０１について作ると、次の［数４］となる。

衝突試験装置１０１（４倍速装置）では、ｖ₁＝４ｖ₂である。このｖ₁＝４ｖ₂を［数４］に適用して整理すると、次の［数５］が得られる。

上記の［数３］および［数５］それぞれにおいて、高さｈ＝落下高さＨとしたときの車両１１の牽引速度ｖ₁が、車両１１の衝突速度Ｖである。図３および図４に示す、衝突試験装置１および衝突試験装置１０１のグラフ（落下高さ−速度関係曲線）は、この［数３］および［数５］を用いて作成されたものである。

（落錘２３が落下可能な質量比αの下限値）
図４に示すように、質量比αが小さくなるほど、ある衝突速度Ｖを得るために必要な落下高さＨ［ｍ］が高くなる。質量比αを小さくしすぎると、落錘２３が落下できず、車両１１が牽引されない。落錘２３が落下可能な質量比αの下限は、次のように求まる。

衝突試験装置１（２倍速装置）での質量比αの下限を表す式は、上記［数３］の平方根の中が正である条件から、
α−２μ≧０
となる。よって、質量比αの下限は、
α≧２μ
となる。

衝突試験装置１０１（４倍速装置）での質量比αの下限を表す式は、上記［数５］の平方根の中が正である条件から、
α−４μ≧０
となる。よって、質量比αの下限は、
α≧４μ
となる。例えば、μ＝０．４の場合、質量比αの下限は１．６である。なお、図４に、質量比αが下限近くのα＝１．７の場合のグラフ（落下高さ−速度関係曲線）を示す。

（自由落下方式よりも落下高さＨが低くなる、質量比αの下限値）
図１に示す衝突試験装置１（２倍速装置）および図２に示す衝突試験装置１０１（４倍速装置）で、図３に示す自由落下方式（比較例１）に相当する落下高さ−速度関係曲線を得るための質量比αは、次の値である。
衝突試験装置１（２倍速装置）の場合：αは２．４程度。
衝突試験装置１０１（４倍速装置）の場合：αは２．８程度。
質量比αがこれらの値以上であれば、図３に示す自由落下方式（比較例１）よりも低い落下高さＨでも、同じ衝突速度Ｖを得ることが可能となる。

（変形例）
上記の第１実施形態（図１参照）および第２実施形態（図２参照）は、様々に変形されてもよい。例えば、図１に示す第１実施形態では動滑車装置５０は２倍速装置であり、図２に示す第２実施形態では動滑車装置１５０は４倍速装置であった。具体的には、図１に示す第１実施形態では動滑車支持部８１が２か所であり、図２に示す第２実施形態では動滑車支持部１８１が４か所であった。しかし、動滑車装置５０を、６倍速装置や８倍速装置などに変形してもよい。具体的には、動滑車支持部８１を６か所や８か所などにしてもよい。

また例えば、図１に示すように、第１実施形態では、落錘２３を地面Ｇよりも上側の位置に落下させた。具体的には、緩衝装置２５は、地面Ｇ上に配置された。しかし、落錘２３を、地下に落下させてもよい。この場合、例えば、落錘塔２１の基礎（落錘塔２１の下端部の周辺）に地下ピットが設けられる。そして、この地下ピット内に緩衝装置２５が配置され、この地下ピット内に落錘２３を落下させる。落錘２３を地下に落下させることにより、落錘塔２１を低くできる。ただし、地面Ｇに対して地下ピットを深くするほど、地下ピットにかかるコストが高くなる。そのため、落錘２３を地下に落下させるか否かにかかわらず、落錘２３の落下高さＨさを抑制することが重要である。

１、１０１衝突試験装置
１１車両
２１ｂ吊下部
２３落錘
２５緩衝装置
３１ウインチ
３３吊下ロープ
３５落錘切り離し装置
５０動滑車装置
６１、１６３、１６５定滑車
７１、７３動滑車
８０、１８０牽引ロープ

Claims

落錘と、
前記落錘が吊り下げられる吊下部と、
前記吊下部に対する前記落錘の落下運動を車両に伝達し、前記車両を水平方向に牽引する牽引ロープと、
前記吊下部と前記落錘との間に設けられる動滑車装置と、
前記吊下部に設けられるウインチと、
前記ウインチにより巻取りおよび巻出しされ、前記ウインチから前記落錘を吊り下げる吊下ロープと、
前記吊下ロープと前記落錘とを結合し、前記吊下ロープと前記落錘との結合を切り離すことで、前記落錘の落下を開始させる落錘切り離し装置と、
を備え、
前記動滑車装置は、
前記吊下部に回転軸が固定され、前記牽引ロープが掛けられる定滑車と、
前記落錘に回転軸が固定され、前記牽引ロープが掛けられる動滑車と、
を備え、
前記動滑車装置は、前記車両の牽引速度が前記落錘の落下速度の２倍よりも大きくなるように構成される、
衝突試験装置。
請求項１に記載の衝突試験装置であって、
前記定滑車は、複数設けられ、
前記動滑車は、複数設けられ、
前記牽引ロープは、前記動滑車から前記定滑車に延びる動滑車支持部を４か所以上備え、
前記車両の牽引速度が、前記落錘の落下速度の４倍以上になるように構成される、
衝突試験装置。
請求項１または２に記載の衝突試験装置であって、
前記落錘の真下に配置され、落下している前記落錘を受け止める緩衝装置を備える、
衝突試験装置。