JPH08511626A - 車両構成要素衝撃試験のための装置、方法および再使用可能模型構造物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 車両のフロントボディアッセンブリは、再使用可能な模型構造物によって模擬され、構造物は、アコーデオンのように圧壊可能な一対のサイドメンバよりなり、各サイドメンバは、多数のアームを備えており、これらは、関節接合手段によって互いに一連となるようにヒンジ連結されており、多数の流体摩擦ジョイントが、関節接合手段の少なくともいくつかを構成している。各流体ジョイントは、圧力流体供給手段に圧力調節バルブを経由して連結されることにより、調節可能な滑りトルクを提供する。一旦較正されると、模型構造物は、模擬されるフロントボディアッセンブリと同じ圧壊性能を示し、試験構成要素を取付て衝撃試験に用いられる。衝撃の後、圧壊模型構造物は、初めに流体ジョイントの圧力を零にした後に、流体アクチュエータによって元の配位配置に復帰させられる。

Description

【発明の詳細な説明】 車両構成要素衝撃試験のための装置、方法および再使用可能模型構造物 技術分野 この発明は、車両構成要素、とくに、フロントクロスメンバ、エンジン支持フ レーム等のような車ボディまたは構造物のフロント耐荷重構成要素の機械的性能 を、全破壊しないで衝撃試験するための装置に関するものである。 この発明は、また、上記装置を用いる試験方法および装置の主要部分を構成す る再使用可能な折畳み式模型構造物に関し、模型構造物は、試験構成要素を受け 入れるように設計され、現存するフロント車ボディアッセンブリを正確に模擬す ることにより、標準的衝撃試験に備えるものである。 背景技術 市場に新型モデルが送り出される前、または、現存モデルの耐荷重構成要素に 改良または変更がなされるときはいつでも、全ての自動車製品は、車ボディおよ び乗員室内の動的設計応力に対する機械応答性を決定するために”実“衝撃試験 を実施する。現在、これらの試験は、１つの構成要素（例えば、エンジン支持フ レーム、フロントクロスメンバ、バンパ、シートガイ ド、シートベルト締め具等）の応答性をただ決定することが市場と同等の車両の 全破壊を引起こすことにおいて、多額の費用がかかる。というのは、車両全体の 破壊性能は、他の目的（例えば、マネキンを使っての乗員安全試験）のために実 施される実車衝撃試験によって容易に安価に決定されるであろうが、これは、個 々の構成要素の性能を推定することには充分でない。 発明の開示 この発明の目的は、車両構成要素、とくに、一体フロント車ボディ構成要素を 、車両の全破壊を必要とすることなく、”実“衝撃試験する装置を提供すること にある。 とくに、この発明の目的は、いかなるフロント車両アッセンブリの衝撃性能を 、分解することなく、模擬するための機械的”模型“構造物を提供し、模型は、 車ボディおよび乗員室内構成要素の抵抗を決定するために上記装置と一緒に用い られるために、何回もの試験に再使用され、現在の試験方法の費用を徹底的に減 少させることにある。 最後に、この発明の他の目的は、上記装置を用いる試験方法を提供することに あり、試験方法においては、上記模型構造物が複雑な車両の代わりに用いられる 。 この発明によれば、車両構成要素衝撃試験のための装置であって、衝撃の際に 、延伸から圧壊配位配置まで、模擬されるフロント車両車ボディアセンブリと同 じ動的性能をもって転換されるように設計された再使用可能な台架形模型構造物 を備えており、模型構造物が、摩擦手段によって調節可能な滑りトルクでもって 関節接合された多数の実質的に剛性の耐荷重要素を備えており、装置が、また、 模型構造物を支持するための手段と、摩擦要素の滑りトルクを設定値に較正する ための手段であって、設定値以上では、摩擦要素が、これによって連結された耐 荷重要素のそれぞれを回転させ、もって模型構造物を圧壊させるための手段と、 模型構造物を、衝撃の後に、圧壊から衝撃前と同じ延伸配位配置に復帰させるた めの少なくとも１つのアクチュエータとを備えており、模型構造物が、少なくと も延伸配位配置の状態で、少なくとも１つの車両試験構成要素を受け入れるよう に設計されていることを特徴とする装置が提供される。 高価格の製品車両を使用すること、すなわち破壊することに対立するものとし て、この発明による試験装置は、低価格の模型構造物を用い、模型構造物は、試 験の間にダメージを受けることなく、何度の試験にも再使用される。 上記装置は、車両構成要素衝撃試験方法に用いられ、これは、つぎのステージ 、 −試験構成要素が一部を形成する車両の動的圧壊性能を模擬するための再使用可 能な模型構造物を組立てることであって、模型構造物が、実質的に剛性な多数の 耐荷重要素を、調節可能な滑りトルクをもった摩擦手段によって関節接合される ように連結することによって形成されていることと、 −模型構造物を、衝撃の際に、延伸から圧壊配位配置まで、模擬されるフロント 車両車ボディアセンブリと同じ動的性能をもって転換されることを可能とするよ うに較正することであって、較正ステージが、模型構造物に設定された大きさの 動的ストレスを与えること、構造物の動的性能を決定すること、構造物を延伸配 位配置に復帰させること、摩擦要素の滑りトルクを別々に調節することによって 、模型構造物の動的圧壊性能が、模擬されるボディアッセンブリの既知の性能と 一致するまで、試行錯誤的に行われることと、 −試験構成要素を延伸模型構造物に取付け、試験構成要素が搭載される車両の代 わりに、模型構造物を用いて通常の衝撃試験を行うことと、 を備えていることを特徴とする方法である。 各車両の既知の変形性能は、全体として、１つの模型構造物を適当に較正する ために用いられ、一旦較正されると、模型構造物は、与えられた車両模型のフロ ントアッセンブリの変形性能を正確に模擬する。であるから、この発明による１ つの模型構造物および１つの試験装置は、現存する車両模型を適切に試験するこ とにおいて万能である。 とくに、用いられる再使用可能な模型構造物は、互 いに平行に配置されかつそれぞれ関節接合手段によって互いに一連となるように ヒンジ連結された多数のアームによって形成されアコーデオンのような圧壊可能 な第１および第２台架形サイドメンバを備えており、多数の流体摩擦ジョイント が、関節整合手段の少なくともいくつかを較正していることを特徴とするもので ある。 図面の詳細な説明 この発明の非限定的具体例が、添付の図面を参照して、単なる例として述べら れる。 図１および図２は、それぞれ、この発明による試験装置の正面図およ平面図で あり、 図３および図４は、それぞれ、図１および図２で用いられた模型構造物の拡大 後面図および部分断面を含む拡大詳細図であり、 図５および図６は、それぞれ、使用状態を示す図３および図４の正面図および 平面図である。 発明の実施の最適形態 図１、図２および図５、図６を参照すると、符号1は、車両構成要素の破壊的 衝撃試験のための装置を示しており、非限定的例として示せば、車両構成要素は 、車両4のエンジン3を支持しているフロントフレーム2（図５、図６）であり、 少なくともフロントアッセンブリ5の動的変形性能は既知である。 この発明の主たる特徴によれば、装置1は、並列台 架状模型構造物6を備えており、模型構造物は、試験構成要素2を受入れて、定常 衝撃試験の間、車両4のフロントボディ5の既知の動的圧壊性能を模擬するように 設計されている。それであるから、構成要素2の実車両機械的性能を決定しかつ 構成要素2を備えた車両をある速度で固定障害物に衝突させるための既知の衝撃 試験は、車両の代わりに、フロントボディアセンブリ5を機械的に模擬する模型 構造物6を用いて行われる。 この発明によれば、模型構造物は、一方では、衝撃試験の間にダメージを受け ることがなくて、数多くの試験に再使用が可能であるように形成され、他方では 、試験の前に、装置1上の模型構造物6を”セット“するか較正するだけで、異な るタイプおよびモデルの車両4のフロントボディアセンブリの性能を選択的に模 擬するように形成されている。 図３および図４を参照すると、模型構造物または機械的模擬装置6は、アコー ディオンのように縦に折り畳み可能（例えば、図６の軸ＡおよびＢの方向）３次 元台架構造物の形をした２つのサイドメンバ8，9と、板の形をした耐荷重基礎要 素としての２つの剛性フロントおよびリヤクロスメンバ10，11とを備えている。 クロスメンバ10，11は、装置1から取外したときに模擬構造物6をひとまとめとし 、衝撃からサイドメンバ8，9を保護するために役立つが、構造物6の作動に 関しては必ずしも必要なものではない。 さらに詳細には、サイドメンバ8，9およびクロスメンバ10，11は、上方から見 て、構造物6が四角形の形をとるように互いに平行に並べられており、四角形の 構造物6の角において、クロスメンバ10に対しては一対の遊び垂直ピン12によっ て、クロスメンバ11に対してはピン12と平行な回転軸をもった一対の既知の流体 摩擦ジョイント13であるヒンジ形関節接合手段によって互いに連結されている。 各々同一のサイドメンバ8，9は、対をなす平行アーム16，18よりなる多数の実 質的に剛性の耐荷重要素を備えており、アームは、それぞれ互いに平行であり、 軸Ａ、Ｂと、ピン12および摩擦ジョイント13の回転軸に直交している回転軸をも つ関節接合手段によって連続してジグザクにヒンジ連結されている。この発明に よれば、上記関節接合手段は、１つ置き交互の遊びピン19およびジョイント13と 同じタイプであるが、異なるモデルの流体摩擦ジョイント20よりなる。 ジョイント20を支持しかつサイドメンバ8，9の構造的堅固さを確実なものとす るために、これらは、多数の剛性四角形フレーム21を備えており、フレームは、 例えば、屈曲溶接筒状金属要素でつくられ、フレームのサイズは、クロスメンバ 10からクロスメンバ11に向かって大きくなっており（図３および図６）、フレー ムの頂部および底部水平部分22には、例えば、さらな るジョイント25によって溶接または固定されたブラケット23によって流体摩擦ジ ョイント20が取付けられ、それで、フレーム21のどちらかの側において、２対の アーム18（１つは底部水平部分22から、１つは頂部22から）がクロスメンバ11に 向かってのび、２対のアーム16がクロスメンバ10に向かってのびている。さらな る対をなす端のアーム16および18は、先に述べたピン12および摩擦ジョイント13 を経由して、ピン19と平行なピン26によってサイドメンバ8，9を関節接合するよ うにクロスメンバ10，11に連結している。 とくに図４に示されているように、既知の流体摩擦ジョイント20、例えば、M0 NDIAL of Milanによって市場に出されているSAFESETとして知られているタイプ のものは、調節可能な滑りトルクを提供し、そのトルク以下では連結されたアー ム16，18の相対的運動が妨げられ、そのトルク以上ではアーム16が設定された摩 擦力でアーム18に対してピン19の軸に平行な相互のヒンジ軸Ｄ（図３および図４ ）の回りに回転することが可能となる。 例として示すと、各々のジョイント20は、それぞれのフレーム21と一体化され た液密ハウジング31内に遊びをもって収容されたピン30を備えている。アーム16 ，18は、ピン30にはめられかつハウジング31内に挿入された摩擦ディスク32とい ずれかの側に協同し、摩擦ディスクは、ピン30に関して回転方向には固定されて い るが、軸方向にはスライドできるようになっている。摩擦ディスク32およびアー ム16，18は、ハウジング31内に形成されかつパイプ35によって、例えば、オイル のような圧力源に連結されたチャンバ34内の圧力によって作動させられる。摩擦 ディスク32は、それ故、アーム16，18の上に、チャンバ34内の流体圧、したがっ て、ピストン33によって与えられる軸方向の圧力に比例する保持トルクを与え、 そして、アーム16，18によってピン30に与えられる上記ジョイントの滑りトルク は、摩擦ディスク32を滑らせ、したがって、ハウジング31に関してアーム16，18 を回転させるのに充分なように摩擦ディスク32によって与えられる保持トルクを 超える。 構造物6は、これに与えられるストレス（例えば、クロスメンバ10によって） がアーム16，18に伝達されるトルクを各ジョイントの滑りトルク以下とするよう になっている限り、静止状態の構造物として作用し、であるが故に、上記ストレ スが１つのアーム16または18だけに伝達されるトルクを、摩擦ディスク32によっ て与えられる保持トルクより大きい、すなわち、それぞれのジョイント20の滑り トルクより大きくするときに、構造物が少なくとも幾つかの弱い節をもった網状 の構造物となる。後者のトルクはそれぞれのチャンバ34内の流体圧に比例するか ら、この圧力をジョイント毎に異なるように適切に調節することにより、与えら れる外部機械的ストレスの同一のシステムに対して同一の構造物6の異なる応答 性を達成することができる。 同じことが、ジョイント13（詳しく図示しない）に対しても、軸Ｄと直交しか つピン12と平行な軸についてのみ適用される。その結果、全体としてサイドメン バ8，9がジョイントの滑りトルクより大きいトルクをジョイントのそれぞれに伝 達するときに、サイドメンバ8，9およびクロスメンバ10， 11によって形成され る四角形は静的に弱くなり、ピン12の軸およびジョイント13の回りの回転を可能 とする。それだから、模型構造物6は、２つの配位配置を選択的にとりうる。延 伸配位配置（図１、２および図５、６）では、アーム16，18は互いにある角度を もって並べられ、全体とはして構造物6の大きさは、模擬されるフロントボディ アッセンブリの大きさに匹敵し（図５、６）、そして、構造物6は、少なくとも １つの車両試験構成要素（このケースではフレーム2）にぴったし合う。圧壊配 位配置（図示しない）では、構造物6は、軸Ａ、Ｂにそってアコーデオンのよう に圧縮され、ジョイント13およびピン12の回りを回転することにより軸Ａ、Ｂに 関して傾斜するであろう。 圧壊から延伸位置に復帰するために、構造物6は、例示すると、多数の流体ア クチュエータ38を備えており、これらは、各ジョイント20の対をなすアーム16， 18の頂部と底部の間に連結ピン19によって取付けられ、 これにより、伸び／縮みするときに、各アクチュエータの反対側の端に連結され たアーム16，18が互いに運動することを可能としている。 上述の模型構造物6は、ただ単に表示しただけのものであり、性能的に影響を 及ぼすことなく大幅に設計変更できるであろう、ということを強調すべきである 。例えば、図示しない変形例によれば、アクチュエータ38はクロスメンバ10およ び11の反対側の端に連結された１つのアクチュエータに置き換えるか、装置1の 一部を形成する１またはそれ以上のアクチュエータに置き換えられる。４アーム 摩擦ジョイント20は、多数の２倍の数の摩擦ジョイントとして置き換えられ、各 摩擦ジョイントは、これに１つのアーム16および１つのアーム18が与えられ、フ レーム21の各部分22において対をなして並ぶように配置される。構造物6のより 大きい関節接合構造を得るために、ブラケット23のジョイント25は、ジョイント 20とよく似た流体摩擦ジョイント（図４）の構造としてもよく、対をなすアーム 16，18をそれぞれのジョイント20の回転軸Ｄと直角な軸Ｅ（図３）の回りに回転 可能とすることができる。 模型構造物6をもっとよく利用するために、装置1は、構造物6を支持する手段 であって、例として示せば、フレーム形スライド40（図１および図２）によって 支持ベッド41に固定（あるいは、適当なロック手段の解放によってスライドでき るように）されるように 搭載された手段と、ジョイント20および13の摩擦ディスク32のそれぞれの滑りト ルクを選択的に較正する手段と、模擬構造物6に備わっていない場合、衝撃の後 、圧壊配位配置から衝撃前と同じ延伸配位配置に復帰させるための少なくとも１ つのアクチュエータとを備えていても良い。 とくに、較正手段は、各流体摩擦ジョイント13，20の流体供給圧力を、最小零 値から最大値、例えば、流体摩擦ジョイント13，20を作動させるための圧力油を 供給するポンプ43の揚程に等しい値まで調節する既知のバルブ42と、既知のコイ ルチューブ（図示しない）を含み、ポンプ43によってつくられた圧力油をバルブ 42を経由して流体摩擦ジョイント13，20に供給し、流体的連結を可能とするとと もに、構造物６の様々な構成要素のそれぞれの運動を可能とするための手段と、 構造物6に設定された動的ストレスを与える、”つち打ち“のための圧力装置46 と、各ジョイント13，20の滑りトルクに比例する値を表示するための手段であっ て、例として示せば、各ジョイント13，20の供給圧力を表示し、ベッド41のキャ ビネット48にバルブ42と一緒に取付けられているゲージセット47とを備えている 。 例として示すと、装置46は、ベッド41と一体化され（好ましくは取外し可能に ）、例えば、既知の流体的作動装置50によって駆動されるハンマまたはラム49を 有しており、これによって、支持スライド40によって ベッド41に固定された模型構造物６には、ハンマまたはラム49を通じて、固定障 害物に対する設定された速度で構造物6に衝撃を与えるのと同等の動的ストレス が与えられる。 この発明によれば、装置1および構造物6は、試験構成要素の実際の実車両衝撃 条件を模擬することにより、フレーム2のような破壊的車両構成要素衝撃試験の ための方法において使用される。方法の第１ステージは、再使用可能な模型構造 物6を延伸位置の状態でベッド41に固定し、その後、構造物6のジョイント13，20 が装置46を用いて較正され、図１および図２に示すように、同じく、ベッド41に 固定される。さらに詳しくは、較正ステージは、所要の設定圧でオイルを摩擦ジ ョイント13，20に供給するようにバルブ42をセットすることを含む。それから、 構造物6は、クロスメンバ10を打撃するハンマまたはラム49によって圧壊される のに充分な衝撃を受け、一方、同時に、例えば、既知の光学的および／または電 子的手段（図示しない）によって衝撃の結果としての構造物6の動的圧壊性能が 決定される。そして、最後に、構造物6は、摩擦ディスク32を、それぞれが零の 滑りトルク（バルブ42またはポンプ43による供給を遮断するためのメインバルブ を全閉することにより、ジョイント13，20の供給圧を零とする）を示すように調 節するとともに、速やかに、アクチュエータ38を操作することにより、元の延 伸配位配置に復帰させられる。 この時に、上記の操作は、ハンマ49によって加えられる一撃の結果として、構 造物6の延伸から圧壊配位配置までの経過が模擬されるフロントボディアセンブ リ5の既知の性能と同一となるまで、試行錯誤的に繰り返され、毎回、それぞれ のバルブ手段42によってジョイント13，20の供給圧力が調節される。これが達成 されたときに、構造物6は、最初に試験構成要素を組立た後、使用準備ができる 。 実際の衝撃試験は、ハンマ49を用いて装置1上で行われるか、伝統的なやり方 で固定障害物に構造物6を衝突させることにより行われる。例えば、構造物6は、 ジョイント13，20を加圧するためのバルブ42およびポンプ43への延長ホースに連 結されたままで、固定スライド40から取外され、ベッド41にそって移動しうる同 一のスライド（図示しない）または装置１の側方の伝統的試験ステーションの同 じようなベッドに取付けられる。試験構成要素に適合させられた構造物6を取付 けたスライドは、構造物6を圧壊させるように既知のストッパ（図示しない）に 対して設定された速度で衝突させられる。そして、この発明によれば、構造物6 は、別の同じまたは異なる構成要素に備えて、基の延伸配位配置に復帰させられ る（ジョイント13，20の供給圧を零にしかつアクチュエータ38を操作することに より）。 上記試験方法の１つの特徴によれば、ジョイント13，20は、摩擦ディスク32の 滑りトルクが、衝撃試験または較正ステージの間において、構造物6の耐荷重要 素10，11，16，18，21にこれらの降伏点を超えるストレスを与える最小値より常 に小さくなるように設計され、これにより、衝撃試験の間に模型構造物6のダメ ージを与える可能性を防止し、それでもって、何度も再使用が可能となっている 。さらに、較正ステージを単に何度も繰り返すことにより、同一の模型構造物6 が異なる車ボディ構造物5の性能を模擬するために使用され、もって、融通性を 高めかつこの発明による方法のコストを削減する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．車両構成要素衝撃試験のための装置であって、衝撃の際に、延伸から圧壊配 位配置まで、模擬されるフロント車両車ボディアセンブリと同じ動的性能をもっ て転換されるように設計された再使用可能な台架形模型構造物を備えており、模 型構造物が、摩擦手段によって調節可能な滑りトルクでもって関節接合された多 数の実質的に剛性の耐荷重要素を備えており、装置が、また、模型構造物を支持 するための手段と、摩擦要素の滑りトルクを設定値に較正するための手段であっ て、設定値以上では、摩擦要素が、これによって連結された耐荷重要素のそれぞ れを回転させ、もって模型構造物を圧壊させるための手段と、模型構造物を、衝 撃の後に、圧壊から衝撃前と同じ延伸配位配置に復帰させるための少なくとも１ つのアクチュエータとを備えており、模型構造物が、少なくとも延伸配位配置の 状態で、少なくとも１つの車両試験構成要素を受け入れるように設計されている ことを特徴とする装置。 ２．摩擦要素が、流体摩擦要素であり、較正手段が、模型構造物の流体摩擦要素 の流体供給圧を、最小零値と最大値の間で調整するためのそれぞれのバルブと、 流体摩擦要素に圧力流体をバルブを通じて供給するための手段とを備えているこ とを特徴とする請 求項１に記載の装置。 ３．支持手段に固定された模型構造物に衝撃から生じる設定動的ストレスを与え る圧力装置と、摩擦要素のそれぞれの滑りトルクに比例する量を表示するための 手段とを備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。 ４．車両構成要素衝撃試験の方法であって、つぎのステージ、 −試験構成要素が一部を形成する車両の動的圧壊性能を模擬するための再使用可 能な模型構造物を組立てることであって、模型構造物が、実質的に剛性な多数の 耐荷重要素を、調節可能な滑りトルクをもった摩擦手段によって関節接合される ように連結することによって形成されていることと、 −模型構造物を、衝撃の際に、延伸から圧壊配位配置まで、模擬されるフロント 車両車ボディアセンブリと同じ動的性能をもって転換されることを可能とするよ うに較正することであって、較正ステージが、模型構造物に設定された大きさの 動的ストレスを与えること、構造物の動的性能を決定すること、構造物を延伸配 位配置に復帰させること、摩擦要素の滑りトルクを別々に調節することによって 、模型構造物の動的圧壊性能が、模擬されるボディアッセンブリの既知の性能と 一致するまで、試行錯誤的に行われることと、 −試験構成要素を延伸模型構造物に取付け、試験構成要素が搭載される車両の代 わりに、模型構造物を用いて通常の衝撃試験を行うことと、 を備えていることを特徴とする方法。 ５．衝撃試験に続いて、さらなる試験のために、模型構造物が延伸配位配置に復 帰させられることを特徴とする請求項４に記載の方法。 ６．延伸配位配置が、摩擦要素のそれぞれを零の滑りトルクを示すように調節し 、少なくとも２つの反対側の耐荷重要素をアクチュエータによって２つの耐荷重 要素の相対的移動を生じさせることにより、復帰させられることを特徴とする請 求項５に記載の方法。 ７．摩擦要素が、衝撃試験の間に、耐荷重要素にこれらの降伏点を超えるストレ スを生じさせる値以下の最大滑りトルクを生じさせるように調節されていること を特徴とする請求項４、５または６に記載の方法。 ８．車両フロントボディアッンブリの動的圧壊性能を、衝撃試験の間に模擬する 再使用可能な模型構造物であって、互いに平行に配置されかつそれぞれ関節接合 手段によって互いに一連となるようにヒンジ連結された多数のアームによって形 成されアコーデオンのような圧壊可能な第１および第２台架形サイドメンバを備 えており、多数の流体摩擦ジョイントが、 関節整合手段の少なくともいくつかを構成していることを特徴とする模型構造物 。 ９．流体ジョイントが、圧力調節バルブによって加圧流体供給手段に連結され、 それぞれが調節可能な滑りトルクを提供し、そのトルク以上では、連結されたア ームの運動が妨げられ、そのトルク以下では、アームが、摩擦の設定量だけ互い に関連しかつ相互のヒンジ軸の回りに回転することを許されることを特徴とする 請求項８に記載の方法。 １０．車両構成要素衝撃試験のための装置、方法および再使用可能な模型構造物 であって、添付の図面を参照して、実質的に記述されかつ図解されているもの。