JPWO2020067244A1 - 自動車車体部品の衝突性能評価試験方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】実際の車体衝突時の状態を良好に再現する部品衝突試験を実現し、高速領域の試験を可能とし、試験の経済的な合理性を高める衝突性能評価試験方法および装置を提供することを目的とする。車体部品の一端部を支持する支持治具と他端部を支持する支持治具との少なくとも一方に並進制御機構または回転制御機構からなる運動制御機構を設け、その運動制御機構が、支持治具の運動規制部材に固定される固定部材と、運動可能に固定部材に連結されるとともに車体部品の一端部または他端部に固定される可動部材とを有し、固定部材と可動部材とのうちの一方に他方に向けて突設された圧縮部材が、他方に形成されて可動部材の運動可能方向に延在しかつ内部にエネルギー吸収部材を配置されたガイド部内に嵌入し、固定部材に対する可動部材の運動によりエネルギー吸収部材を変形させてその運動方向と逆方向の反力を可動部材に付加するものである。

Description

本発明は、自動車の車体部品の衝突性能の評価試験を行う方法および装置に関するものである。

自動車の車体に必要な性能の１つとして衝突性能があり、衝突時には車体の損傷を軽減させつつ乗員を保護することが求められる。自動車の開発設計段階においては、車体の衝突性能の評価が不可欠であり、コンピュータ上のシミュレーションによる性能予測が実施されている。また、目的の衝突性能の達成を確認する手段として、自動車メーカーでは試作車を製作して衝突試験に供しており、もしも性能を満足しなかった場合は、対策を施し、試作車を製作し直して再度衝突試験を実施する必要があり、多大な開発コストや開発時間を要することになる。

そこで、開発コストや開発時間を節約するために、自動車の車体全体の衝突性能評価試験の代わりに、車体部品単体での衝突性能評価試験（以下、「部品衝突試験」ともいう。）が従来から行われており、車体部品単体の試験で車体全体の衝突性能を評価するためには、部品拘束状態や荷重負荷状態を制御して実際の車体全体の変形に即した試験を行う試験方法が望まれている。

自動車の車体部品のうち、特に側面衝突時に乗員を保護する重要な役目を負うセンターピラー部品は、上部ルーフ部と下部ロッカー部（サイドシル部ともいう。）とで車体の他の部分に結合されたＩ字状の部品であり、側面方向から他の自動車が衝突した場合にＳ字状に変形しながら、衝突した自動車が車内に侵入するのを最小限に抑えるように機能する。そしてその衝突の際、下部ロッカー部はねじられるように変形しながら、センターピラー部品の中央部の変形を拘束する。部品衝突試験では、試験対象の車体部品およびその周囲の車体のこのような変形や負荷状態を再現することが必要となる。

例えば、特許文献１には、自動車の車体部品の衝突性能評価試験方法およびこれに用いられる部品衝突試験機が提案されており、この評価試験方法および試験機では、車体部品の各支持点にフライホイールとワンウェイクラッチを組み合わせた拘束治具を取り付けることで車体側の変形抵抗を模擬している。

また、特許文献２には、部品衝突試験においてトルク付与可能な部品支持治具が提案されており、この部品支持治具では、ラックアンドピニオン方式の歯車とバネを組み合わせて車体部品の変形をバネの力で拘束可能とし、バネの強さを変化させることで車体部品の拘束状態を調整している。

特許第４９０２０２７号公報 特開２０１６−０６１７２５号公報

ところで部品衝突試験は、時速数ｋｍから時速１００ｋｍ程度までの様々な速度で実施することが望まれる。従って、部品衝突試験に用いられる治具はそれぞれの速度に対応できる構造と強度が求められる。また、部品衝突試験は、様々な条件で複数回の試験を行うことが必要であるため、経済的合理性も重視される。

しかしながら、特許文献１で提案されている技術は、フライホィールの慣性力により車体部品に拘束力を与えるものであるため、低速領域での試験では、慣性力が得られる所望の条件での試験が困難であり、高速領域での試験でも、速度の変化によりフライホィールの質量を調整することが必要になるため試験費用が嵩む懸念がある。

また、特許文献２で提案されている技術は、ラックアンドピニオンとバネ方式の拘束機構により車体部品の拘束力を得るものであるため、機構が複雑であり、時速５０ｋｍを超えるような高速領域の試験では、衝撃的な荷重によりその機構が動作しないことや、最悪の場合は試験装置自体を破損してしまうという点で問題がある。

それゆえ本発明は、上述の如き試験速度の制約や経済的な合理性の課題を有利に解決する自動車車体部品の衝突性能評価試験方法および衝突性能評価試験装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明の自動車車体部品の衝突性能評価試験方法は、
前記車体部品の一端部および他端部をそれぞれ支持治具で支持し、
前記車体部品の一端部を支持する支持治具と前記車体部品の他端部を支持する支持治具との少なくとも一方に運動制御機構を設け、
前記運動制御機構が、前記支持治具の運動規制部材に固定される固定部材と、衝突パンチの衝突方向に対して所定方向に運動可能に固定部材に連結されるとともに前記車体部品の一端部または他端部に固定される可動部材とを有し、
前記固定部材と前記可動部材とのうちの一方に他方に向けて突設された圧縮部材が、前記固定部材と前記可動部材とのうちの他方に形成されて前記可動部材の運動可能方向に延在するとともに内部にエネルギー吸収部材を配置されたガイド部内に運動規制状態で嵌入していて、前記固定部材に対する前記可動部材の前記所定方向への運動により前記エネルギー吸収部材を変形させてその運動方向と逆方向の反力を前記可動部材に付加し、
前記車体部品に試験速度で前記衝突方向へ前記衝突パンチを衝突させるとともに、
前記車体部品の一端部および他端部のうち前記運動制御機構を設けた前記支持冶具が支持する端部に前記運動制御機構から前記逆方向の反力を与えてその端部の運動を制御することを特徴としている。

また、上記目的を達成する本発明の自動車車体部品の衝突性能評価試験装置は、
自動車の車体部品の衝突性能の評価試験を行う装置であって、
前記車体部品の一端部および他端部をそれぞれ支持する支持治具と、
前記一端部および前記他端部を前記支持治具でそれぞれ支持された前記車体部品に試験速度で衝突する衝突パンチと、
前記車体部品の一端部を支持する支持治具と前記車体部品の他端部を支持する支持治具との少なくとも一方に設けられた運動制御機構と、
を具え、
前記運動制御機構が、前記支持治具の運動規制部材に固定される固定部材と、前記衝突パンチの衝突方向に対して所定方向に運動可能に固定部材に連結されるとともに前記車体部品の一端部または他端部に固定される可動部材とを有し、
前記固定部材と前記可動部材とのうちの一方に他方に向けて突設された圧縮部材が、前記固定部材と前記可動部材とのうちの他方に形成されて前記可動部材の運動可能方向に延在するとともに内部にエネルギー吸収部材を配置されたガイド部内に運動規制状態で嵌入していて、前記固定部材に対する前記可動部材の前記所定方向への運動により前記エネルギー吸収部材を変形させてその運動方向と逆方向の反力を前記可動部材に付加するものであることを特徴としている。

本発明の自動車車体部品の衝突性能評価試験方法は、自動車の車体部品の衝突性能の評価試験を行うに際し、前記車体部品の一端部および他端部をそれぞれ支持治具で支持し、前記車体部品の一端部を支持する支持治具と前記車体部品の他端部を支持する支持治具との少なくとも一方に運動制御機構を設け、前記運動制御機構が、前記支持治具の運動規制部材に固定される固定部材と、衝突パンチの衝突方向に対して所定方向に運動可能に固定部材に連結されるとともに前記車体部品の一端部または他端部に固定される可動部材とを有し、前記固定部材と前記可動部材とのうちの一方に他方に向けて突設された圧縮部材が、前記固定部材と前記可動部材とのうちの他方に形成されて前記可動部材の運動可能方向に延在するとともに内部にエネルギー吸収部材を配置されたガイド部内に運動規制状態で嵌入していて、前記固定部材に対する前記可動部材の前記所定方向への運動により前記エネルギー吸収部材を変形させてその運動方向と逆方向の反力を前記可動部材に付加し、前記車体部品に試験速度で前記衝突方向へ前記衝突パンチを衝突させるとともに、前記車体部品の一端部および他端部のうち前記運動制御機構を設けた前記支持冶具が支持する端部に前記運動制御機構から前記逆方向の反力を与えてその端部の運動を制御する。

それゆえ本発明の自動車車体部品の衝突性能評価試験方法によれば、前記衝突パンチを前記車体部品に試験速度で衝突させるのに伴い、前記運動制御機構を設けた支持治具で支持する前記車体部品の端部にその運動制御機構から前記逆方向の反力を与えてその端部の運動を制御することで、実際の車体衝突時の部品拘束状態や荷重負荷状態を良好に再現しつつ車体部品単体での衝突性能評価試験を実現することができる。また、エネルギー吸収部材を支持治具の運動制御機構に配置する簡単かつ丈夫な構造により、時速５０ｋｍ以上の高速領域の試験を可能とすることができ、さらに、エネルギー吸収部材に安価な部材を適用することで、試験の経済的な合理性も高めることができる。

そして、前記運動制御機構が並進制御機構および回転制御機構から選ばれた少なくとも一つからなり、前記並進制御機構が、前記支持治具の回転規制部材に支持される支持プレートと、衝突パンチの衝突方向と交差する所定方向に並進可能に前記支持プレートに連結されるとともに前記車体部品の一端部または他端部に固定される並進プレートとを有し、前記支持プレートと前記並進プレートとのうちの一方に他方に向けて突設された圧縮突条が、前記支持プレートと前記並進プレートとのうちの他方に形成されて前記並進プレートの並進可能方向に延在するとともに内部にエネルギー吸収部材を配置された直線状ガイド部内に回動規制状態で嵌入していて、前記支持プレートに対する前記並進プレートの前記所定方向への並進により、前記エネルギー吸収部材を変形させてその並進方向と逆方向の反力を前記並進プレートに付加し、前記回転制御機構が、前記支持治具の回転規制部材に固定される固定リングと、衝突パンチの衝突方向と交差する所定方向に延在する所定軸周りに回転可能に前記固定リングに連結されるとともに前記車体部品の一端部または他端部に固定される回転リングとを有し、前記固定リングと前記回転リングとのうちの一方に他方に向けて突設された圧縮ピンが、前記固定リングと前記回転リングとのうちの他方に形成されて前記所定軸を中心とした周方向に延在するとともに内部にエネルギー吸収部材を配置された円弧状ガイド部内に嵌入していて、前記固定リングに対する前記回転リングの前記所定軸周りの回転により、前記エネルギー吸収部材を変形させてその回転方向と逆方向のトルクを前記回転リングに付加する本発明の自動車車体部品の衝突性能評価試験方法によれば、実際の車体衝突時の部品拘束状態や荷重負荷状態をさらに良好に再現しつつ車体部品単体での衝突性能評価試験を実現することができる。

また、本発明の自動車車体部品の衝突性能評価試験装置は、前記車体部品の一端部および他端部をそれぞれ支持する支持治具と、前記一端部および前記他端部を前記支持治具でそれぞれ支持された前記車体部品に試験速度で衝突する衝突パンチと、前記車体部品の一端部を支持する支持治具と前記車体部品の他端部を支持する支持治具との少なくとも一方に設けられた運動制御機構と、を具え、前記運動制御機構が、前記支持治具の運動規制部材に固定される固定部材と、前記衝突パンチの衝突方向に対して所定方向に運動可能に固定部材に連結されるとともに前記車体部品の一端部または他端部に固定される可動部材とを有し、前記固定部材と前記可動部材とのうちの一方に他方に向けて突設された圧縮部材が、前記固定部材と前記可動部材とのうちの他方に形成されて前記可動部材の運動可能方向に延在するとともに内部にエネルギー吸収部材を配置されたガイド部内に運動規制状態で嵌入していて、前記固定部材に対する前記可動部材の前記所定方向への運動により前記エネルギー吸収部材を変形させてその運動方向と逆方向の反力を前記可動部材に付加するものである。

それゆえ本発明の自動車車体部品の衝突性能評価試験装置によれば、前記衝突パンチを前記車体部品に試験速度で衝突させるのに伴い、前記運動制御機構を設けた支持治具で支持する前記車体部品の端部にその運動制御機構から前記逆方向の反力を与えてその端部の運動を適切に制御することで、実際の車体衝突時の部品拘束状態や荷重負荷状態を良好に再現しつつ車体部品単体での衝突性能評価試験を実現することができる。また、エネルギー吸収部材を支持治具の運動制御機構に配置する簡単かつ丈夫な構造により、時速５０ｋｍ以上の高速領域の試験を可能とすることができ、さらに、エネルギー吸収部材に安価な部材を適用することで、試験の経済的な合理性も高めることができる。

そして、前記運動制御機構が、並進制御機構および回転制御機構から選ばれた少なくとも一つであって、前記並進制御機構が、前記支持治具の回転規制部材に支持される支持プレートと、前記衝突パンチの衝突方向と交差する所定方向に並進可能に前記支持プレートに連結されるとともに前記車体部品の一端部または他端部に固定される並進プレートとを有し、前記支持プレートと前記並進プレートとのうちの一方に他方に向けて突設された圧縮突条が、前記支持プレートと前記並進プレートとのうちの他方に形成されて前記並進プレートの並進可能方向に延在するとともに内部にエネルギー吸収部材を配置された直線状ガイド部内に回動規制状態で嵌入していて、前記支持プレートに対する前記並進プレートの前記所定方向への並進により、前記エネルギー吸収部材を変形させてその並進方向と逆方向の反力を前記並進プレートに付加するものであり、前記回転制御機構が、前記支持治具の回転規制部材に固定される固定リングと、前記衝突パンチの衝突方向と交差する方向に延在する所定軸周りに回転可能に前記固定リングに連結されるとともに前記車体部品の一端部または他端部に固定される回転リングとを有し、前記固定リングと前記回転リングとのうちの一方に他方に向けて突設された圧縮ピンが、前記固定リングと前記回転リングとのうちの他方に形成されて前記所定軸を中心とした周方向に延在するとともに内部にエネルギー吸収部材を配置された円弧状ガイド部内に嵌入していて、前記固定リングに対する前記回転リングの前記所定軸周りの回転により、前記エネルギー吸収部材を変形させてその回転方向と逆方向のトルクを前記回転リングに付加するものであったり、前記車体部品の一端部を支持する支持治具と前記車体部品の他端部を支持する支持治具とのうちの一方に設けられた並進制御機構と、前記車体部品の一端部を支持する支持治具と前記車体部品の他端部を支持する支持治具とのうちの他方に設けられた回転制御機構とを具えていたりする本発明の自動車車体部品の衝突性能評価試験装置によれば、実際の車体衝突時の部品拘束状態や荷重負荷状態をさらに良好に再現しつつ車体部品単体での衝突性能評価試験を実現することができる。

なお、本発明の自動車車体部品の衝突性能評価試験方法および装置においては、前記車体部品はセンターピラー部品であると好ましい。センターピラー部品は部品衝突試験の際に部品拘束状態や荷重負荷状態の影響を大きく受けるからである。また、前記運動制御機構は、実際の車体衝突で発生する前記車体部品の変形状態を再現するものであると好ましい。車体部品の衝突性能評価の精度を高め得るからである。

さらに、本発明の自動車車体部品の衝突性能評価試験方法および装置においては、前記車体部品の一端部を支持する支持治具と前記車体部品の他端部を支持する支持治具とは、それぞれ個別に荷重測定用のロードセルを有し、それらのロードセルで、前記衝突パンチによる前記車体部品の衝突変形時に発生する変形荷重の分布を計測すると好ましい。車体部品の衝突変形時に車体部品から車体の他の部分に加わる荷重も知ることができるからである。また、前記エネルギー吸収部材は市販の金属製円管であると好ましい。市販の金属製円管は安価に入手でき、エネルギー吸収能力も安定しているからである。

本発明の一実施形態の自動車車体部品の衝突性能評価試験方法に用いられる本発明の一実施形態の自動車車体部品の衝突性能評価試験装置を示す斜視図である。 上記実施形態の自動車車体部品の衝突性能評価試験装置における車体部品としてのセンターピラー部品およびその両端部を支持する支持治具を示す斜視図である。 （ａ）および（ｂ）は、上記センターピラー部品の上端部であるルーフ部を支持するルーフ側支持治具の並進制御機構を拡大して分解状態および組み立て状態でそれぞれ示す斜視図である。 （ａ），（ｂ），（ｃ）および（ｄ）は、上記ルーフ側支持治具の並進制御機構の動作状態を経時的に順次に示す説明図である。 図４（ｃ）をさらに拡大して示す説明図である。 （ａ）および（ｂ）は、上記センターピラー部品の下端部であるロッカー部を支持するロッカー側支持治具の回転制御機構を拡大して分解状態および組み立て状態でそれぞれ示す斜視図である。 （ａ），（ｂ）および（ｃ）は、上記ロッカー側支持治具の回転制御機構の動作状態を経時的に順次に示す説明図である。 図４（ｃ）をさらに拡大して示す説明図である。 （ａ）および（ｂ）は、上記実施形態における上記センターピラー部品の部品衝突試験前の初期形状および部品衝突試験後の形状をそれぞれ示す側面図である。 上記実施形態の自動車車体部品の衝突性能評価試験方法による部品衝突試験時に測定した衝突パンチの衝突方向の水平加重を示すグラフである。 上記実施形態の自動車車体部品の衝突性能評価試験方法による部品衝突試験時に測定した衝突パンチの衝突方向と交差する下方向の加重を示すグラフである。 本発明の他の実施形態の自動車車体部品の衝突性能評価試験方法に用いられる本発明の他の実施形態の自動車車体部品の衝突性能評価試験装置を示す斜視図である。 上記他の実施形態の自動車車体部品の衝突性能評価試験装置における車体部品としてのセンターピラー部品およびその両端部を支持する支持治具を示す斜視図である。 （ａ）および（ｂ）は、上記他の実施形態における上記センターピラー部品の部品衝突試験前の初期形状および部品衝突試験後の形状をそれぞれ示す側面図である。 上記他の実施形態の自動車車体部品の衝突性能評価試験方法による部品衝突試験時に測定した衝突パンチの衝突方向の衝突加重を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態につき、図面に基づき詳細に説明する。ここに、図１は、本発明の一実施形態の自動車車体部品の衝突性能評価試験方法に用いられる本発明の一実施形態の自動車車体部品の衝突性能評価試験装置を示す斜視図であり、図２は、上記実施形態の自動車車体部品の衝突性能評価試験装置における車体部品としてのセンターピラー部品およびその両端部を支持する支持治具を示す斜視図である。

この実施形態の自動車車体部品の衝突性能評価試験装置は、自動車の車体部品としてのセンターピラー部品の側面衝突性能を評価する試験を行うものであり、図１に示すように、センターピラー部品１の一端部である上端部としてのルーフ側端部１ａを支持する左右一対のルーフ側支持治具２と、センターピラー部品１の他端部である下端部としてのロッカー側端部１ｂを支持する左右一対のロッカー側支持治具３と、この実施形態ではセンターピラー部品１のルーフ側端部１ａを支持するルーフ側支持治具２に設けられた運動制御機構としての並進制御機構４と、この実施形態ではセンターピラー部品１のロッカー側端部１ｂを支持するロッカー側支持治具３に設けられた運動制御機構としての回転制御機構５と、ルーフ側端部１ａをルーフ側支持治具２で支持されるとともにロッカー側端部１ｂをロッカー側支持治具３で支持されたセンターピラー部品１の中央部の下寄り部分に車体内方相当の方向へ向かって試験速度で水平に衝突する衝突パンチ６と、を具えている。

図３（ａ）および図３（ｂ）は、上記ルーフ側支持治具２の並進制御機構４を拡大して分解状態および組み立て状態でそれぞれ示す斜視図であり、この並進制御機構４は、センターピラー部品１のルーフ側端部１ａに例えば溶接によって固定される可動部材としての並進プレート４ａと、ルーフ側支持治具２の矩形の厚板状の運動規制部材としての回転規制部材２ａに支持される固定部材としての支持プレート４ｂとを有し、この実施形態では並進プレート４ａに支持プレート４ｂに向けて突設された圧縮部材としての圧縮突条４ｃが、支持プレート４ｂに形成されて衝突パンチ６の衝突方向と交差する方向である上下方向（並進プレートの運動可能方向）へ延在するとともに内部にエネルギー吸収部材として短い鋼管等の円筒状の金属パイプ４ｄを複数本、図３に示す例では３本ずつ上下に配置された直線状ガイド部４ｅ内に、回動規制された状態で摺動自在に嵌入している。

図４（ａ），図４（ｂ），図４（ｃ）および図４（ｄ）は、上記ルーフ側支持治具２の並進制御機構４の動作状態を経時的に順次に示す説明図、図５は、図４（ｃ）をさらに拡大して示す説明図であり、ルーフ側端部１ａをルーフ側支持治具２で支持されるとともにロッカー側端部１ｂをロッカー側支持治具３で支持されたセンターピラー部品１に車体内方相当の方向へ向かって衝突パンチ６が試験速度で水平に衝突すると、支持プレート４ｂに対して並進プレート４ａが上下方向に並進して、図４および図５に示すように、直線状ガイド部４ｅ内で圧縮突条４ｃが、先ずその圧縮突条４ｃの上側の３本の金属パイプ４ｄを潰れ変形させ、次いでその圧縮突条４ｃの下側の３本の金属パイプ４ｄを潰れ変形させてゆき、これに伴い金属パイプ４ｄの変形抵抗で、その並進方向と逆方向の反力を並進プレート４ａに付加する。

図６（ａ）および図６（ｂ）は、上記ロッカー側支持治具３の回転制御機構５を拡大して分解状態および組み立て状態でそれぞれ示す斜視図であり、この回転制御機構５は、ロッカー側支持治具３の矩形の厚板状の運動規制部材としての回転規制部材３ａに固定される固定部材としての固定リング５ａと、回転規制部材３ａに挿通支持されて衝突パンチ６の衝突方向と交差する方向に延在する所定軸としての軸部材３ｄ周りに回転可能に固定リング５ａに連結されるとともにセンターピラー部品１のロッカー側端部１ｂに例えば溶接によって固定される可動部材としての回転リング５ｂとを有し、この実施形態では固定リング５ａに回転リング５ｂに向けて突設された圧縮部材としての４本の圧縮ピン５ｃが、前記回転リング５ｂに形成されて軸部材３ｄを中心とした周方向（回転リングの運動可能方向）に延在するとともに内部にエネルギー吸収部材として短い鋼管等の円筒状の金属パイプ５ｄを複数本、図３に示す例では３本ずつ配置された４つの円弧状ガイド部５ｅ内にそれぞれ嵌入している。

図７（ａ），図７（ｂ）および図７（ｃ）は、上記ロッカー側支持治具３の回転制御機構５の動作状態を経時的に順次に示す説明図、図８は、図７（ｃ）をさらに拡大して示す説明図であり、ルーフ側端部１ａをルーフ側支持治具２で支持されるとともにロッカー側端部１ｂをロッカー側支持治具３で支持されたセンターピラー部品１に車体内方相当の方向へ向かって衝突パンチ６が試験速度で水平に衝突すると、固定リング５ａに対して回転リング５ｂが軸部材３ｄ周りに回転して、４本の圧縮ピン５ｃがそれぞれ、図４および図５に示すように、各円弧状ガイド部５ｅ内で３本の金属パイプ５ｄを潰れ変形させてゆき、これに伴い金属パイプ５ｄの変形抵抗による反力で、その回転方向と逆方向のトルクを回転リング５ｂに付加する。

図９（ａ）および図９（ｂ）は、上記センターピラー部品１の部品衝突試験前の初期形状および部品衝突試験後の形状をそれぞれ示す側面図であり、部品衝突試験の際には、センターピラー部品１への衝突パンチ６の衝突によりルーフ側端部１ａにルーフ側荷重が加わるとともにロッカー側端部１ｂにロッカー側荷重が加わる。これらの荷重を計測するために、図１に示すように、左右一対のルーフ側支持治具２および左右一対のロッカー側支持治具３にはそれぞれ、ロードセル７が設けられている。

ルーフ側支持治具２は、両側部が開放された矩形の枠状の本体２ｂで、側方からみてコ字状のスライド２ｃの回転を規制しつつそのスライド２ｃを水平移動可能に支持しており、支持プレート４ｂが支持された回転規制部材２ａは、そのスライド２ｃの側面に例えば溶接により固定されて回転を規制されるとともに水平移動可能にルーフ側支持治具２の本体２ｂに支持され、上記ロードセル７は、水平方向のルーフ側荷重Ｈを測定するためにその本体２ｂとスライド２ｃとの間に配置されるとともに、垂直方向のルーフ側荷重Ｖを測定するために、図示しないが支持プレート４ｂと回転規制部材２ａとの間にも配置されている。

ルーフ側支持治具２と同様に、ロッカー側支持治具３は、両側部が開放された矩形の枠状の本体３ｂで、側方からみてコ字状のスライド３ｃの回転を規制しつつそのスライド３ｃを水平移動可能に支持しており、固定リング５ａが固定された回転規制部材３ａは、そのスライド３ｃの側面に例えば溶接により固定されて回転を規制されるとともに水平移動可能にロッカー側支持治具３の本体３ｂに支持され、上記ロードセル７は、水平方向のロッカー側荷重を測定するためにその本体３ｂとスライド３ｃとの間に配置されている。

この実施形態の自動車車体部品の衝突性能評価試験方法は、自動車の車体のセンターピラー部分への他の自動車の側面衝突を模擬して、上記実施形態の自動車車体部品の衝突性能評価試験装置を用いてセンターピラー部品１の部品衝突試験を実施し、その試験の際、ルーフ側端部１ａをルーフ側支持治具２で支持するとともにロッカー側端部１ｂをロッカー側支持治具３で支持したセンターピラー部品１の中央部の下寄り部分に、衝突パンチ６を車体内方相当の方向（図１では左方）へ向けて試験速度で水平に衝突させ、その衝突時に発生する荷重分布を計測するため、左右のルーフ側支持治具２に加わったルーフ側荷重と左右のロッカー側支持治具３に加わったロッカー側荷重とをそれぞれロードセル７で測定し、さらに、図９（ａ），（ｂ）に示す如き、その衝突の前後のセンターピラー部品１の形状変化を測定する。

この部品衝突試験では、実際に発生する衝突の状態を模擬し、ルーフ側端部１ａは、衝突時に車体上下方向に移動される変形が発生するため、ルーフ側支持治具２の並進制御機構４で回転とともに上下移動を拘束している。一方、ロッカー側端部１ｂは、衝突時に車体前後方向を軸に捩じられる変形が発生するため、回転制御機構５で回転を拘束している。予めＣＡＥ（コンピュータ支援エンジニアリング）解析により、ルーフ側端部１ａに発生する拘束力を予測してその拘束力と同等の反力が発生するように鋼管４ｄの板厚および本数を決定し、またロッカー側端部１ｂに発生するトルクを予測してそのトルクと同等のトルクが発生するように鋼管４ｄの板厚および本数を決定する。

例えば上記実施形態の自動車車体部品の衝突性能評価試験方法の一実施例では、板厚１．２ｍｍ、直径１６ｍｍ、長さ２０ｍｍの金属パイプ４ｄを、各直線条ガイド部４ｅ内に６本ずつ、左右の並進制御機構４の合計で１２本配置するとともに、各円弧状ガイド部５ｅ内に３本ずつ、左右の回転制御機構５の合計で２４本配置した。また衝突パンチ６は，車体衝突試験で用いられる台車を模擬して、パンチ先端部の形状およびセンターピラー部品１への衝突位置を決定した。

上記実施例の部品衝突試験では、上記実施形態の自動車車体部品の衝突性能評価試験装置で支持した上記センターピラー部品１に、油圧サーボ方式の高速変形試験機を用いて速度５０ｋｍ／ｈで衝突パンチ６を衝突させ、その結果、図９（ｂ）に示すように、実際の車体衝突で発生するセンターピラーのＳ字形状の変形を良好に再現することができた。

図１０は、上記実施形態の自動車車体部品の衝突性能評価試験方法の上記実施例による部品衝突試験時に左右のルーフ側支持治具２および左右のロッカー側支持治具３のロードセル７で測定した衝突パンチ６の衝突方向の水平加重とそれらを足し合わせたトータル衝突荷重とを示すグラフであり、横軸は衝突パンチ６のストローク（ｍｍ）、縦軸は水平荷重の大きさ（ｋＮ）である。この図１０に示すように、衝突時にセンターピラー部品１のルーフ側端部１ａおよびロッカー側端部１ｂに発生する荷重の分布も良好に計測することができた。

図１１は、上記実施形態の自動車車体部品の衝突性能評価試験方法の上記実施例による部品衝突試験時に左右のルーフ側支持治具２のロードセル７で測定した、衝突パンチ６の衝突方向と交差する下方向の加重とそれらを足し合わせたトータル衝突荷重とを示すグラフであり、横軸は衝突パンチ６のストローク（ｍｍ）、縦軸は下方向荷重の大きさ（ｋＮ）である。この図１１に示すように、衝突時にセンターピラー部品１のルーフ側端部１ａに発生する下方向荷重も良好に計測することができ、これらの荷重分布により、センターピラー部品１の衝突変形時にセンターピラー部品１から車体の他の部分に加わる荷重も知ることができた。

図１２は、本発明の他の実施形態の自動車車体部品の衝突性能評価試験方法に用いられる本発明の他の実施形態の自動車車体部品の衝突性能評価試験装置を示す斜視図であり、図１３は、上記他の実施形態の自動車車体部品の衝突性能評価試験装置における車体部品としてのセンターピラー部品およびその両端部を支持する支持治具を示す斜視図である。

この実施形態の自動車車体部品の衝突性能評価試験装置は、自動車の車体部品としてのセンターピラー部品の側面衝突性能を評価する試験を行うものであり、図１２に示すように、センターピラー部品１の一端部である上端部としてのルーフ側端部１ａを支持する左右一対のルーフ側支持治具２と、センターピラー部品１の他端部である下端部としてのロッカー側端部１ｂを支持する左右一対のロッカー側支持治具３と、この実施形態ではセンターピラー部品１のロッカー側端部１ｂを支持するロッカー側支持治具３に設けられた運動制御機構としての回転制御機構５と、ルーフ側端部１ａをルーフ側支持治具２で支持されるとともにロッカー側端部１ｂをロッカー側支持治具３で支持されたセンターピラー部品１の中央部の下寄り部分に車体内方相当の方向へ向かって試験速度で水平に衝突する衝突パンチ６と、を具えている。

この実施形態における回転制御機構５は、上記図６〜８で説明したものと同じである。
図１４（ａ）および図１４（ｂ）は、上記センターピラー部品１の部品衝突試験前の初期形状および部品衝突試験後の形状をそれぞれ示す側面図であり、部品衝突試験の際には、センターピラー部品１への衝突パンチ６の衝突によりルーフ側端部１ａにルーフ側荷重が加わるとともにロッカー側端部１ｂにロッカー側荷重が加わる。これらの荷重を計測するために、図１２に示すように、左右一対のルーフ側支持治具２および左右一対のロッカー側支持治具３にはそれぞれ、ロードセル７が設けられている。

ロッカー側支持治具３は、両側部が開放された矩形の枠状の本体３ｂで、側方からみてコ字状のスライド３ｃの回転を規制しつつそのスライド３ｃを水平移動可能に支持しており、固定リング５ａが固定された回転規制部材３ａは、そのスライド３ｃの側面に例えば溶接により固定されて回転を規制されるとともに水平移動可能にロッカー側支持治具３の本体３ｂに支持され、上記ロードセル７はその本体３ｂとスライド３ｃとの間に配置されている。

なお、ルーフ側支持治具２とロッカー側支持治具３とは、ロッカー側支持治具３に回転制御機構５が設けられている点を除けば概略同一の構成を具えており、これによりルーフ側支持治具２も矩形の枠状の本体２ｂで、矩形の厚板状の回転規制部材２ａが固定されたコ字状のスライド２ｃの回転を規制しつつそのスライド２ｃを水平移動可能に支持し、センターピラー部品１のルーフ側端部１ａはその回転規制部材２ａに例えば溶接によって直接固定され、上記ロードセル７はその本体２ｂとスライド２ｃとの間に配置されている。

この実施形態の自動車車体部品の衝突性能評価試験方法は、自動車の車体のセンターピラー部分への他の自動車の側面衝突を模擬して、上記実施形態の自動車車体部品の衝突性能評価試験装置を用いてセンターピラー部品１の部品衝突試験を実施し、その試験の際、ルーフ側端部１ａをルーフ側支持治具２で支持するとともにロッカー側端部１ｂをロッカー側支持治具３で支持したセンターピラー部品１の中央部の下寄り部分に、衝突パンチ６を車体内方相当の方向（図１２では左方）へ向けて試験速度で水平に衝突させ、その衝突時に発生する荷重分布を計測するため、左右のルーフ側支持治具２に加わったルーフ側荷重と左右のロッカー側支持治具３に加わったロッカー側荷重とをそれぞれロードセル７で測定し、さらに、図１４（ａ），（ｂ）に示す如き、その衝突の前後のセンターピラー部品１の形状変化を測定する。

この部品衝突試験では、実際に発生する衝突の状態を模擬し、ルーフ側端部１ａはルーフ側支持治具２を用いて上下左右移動および回転を完全に拘束している。一方、ロッカー側端部１ｂは、衝突時に車体前後方向を軸に捩じられる変形が発生するため、回転制御機構５で拘束されている。予めＣＡＥ（コンピュータ支援エンジニアリング）解析によりロッカー側端部１ｂに発生するトルクを予測し、そのトルクと同等のトルクが発生するように鋼管５ｄの板厚および本数を決定した。例えば上記実施形態の自動車車体部品の衝突性能評価試験方法の一実施例では、板厚１．２ｍｍ、直径１６ｍｍ、長さ２０ｍｍの金属パイプ５ｄを各円弧状ガイド部５ｅ内に３本ずつ、左右の回転制御機構５の合計で２４本配置した。また衝突パンチ６は、車体衝突試験で用いられる台車を模擬して、パンチ先端部の形状およびセンターピラー部品１への衝突位置を決定した。

上記実施例の部品衝突試験では、上記実施形態の自動車車体部品の衝突性能評価試験装置で支持した上記センターピラー部品１に、油圧サーボ方式の高速変形試験機を用いて速度５０ｋｍ／ｈで衝突パンチ６を衝突させ、その結果、図１４（ｂ）に示すように、実際の車体衝突で発生するセンターピラーのＳ字形状の変形を良好に再現することができた。

図１５は、上記実施形態の自動車車体部品の衝突性能評価試験方法の上記実施例による部品衝突試験時にロードセル７で測定した衝突パンチ６の衝突方向の衝突加重を示すグラフであり、横軸は衝突パンチ６のストローク（ｍｍ）、縦軸は衝突荷重の大きさ（ｋＮ）である。この図１５に示すように、衝突時にセンターピラー部品１のルーフ側端部１ａおよびロッカー側端部１ｂに発生する荷重の分布も良好に計測することができ、これにより、センターピラー部品１の衝突変形時にセンターピラー部品１から車体の他の部分に加わる荷重も知ることができた。

以上、図示例に基づき説明したが、本発明は上述の例に限定されるものでなく、例えば上記２つの実施形態ではエネルギー吸収部材として金属パイプ４ｄ，５ｄを用いているが、これに代えてあるいは加えて、他の形状や材質のものを用いることもできる。

また、上記一実施形態では車体部品の一端部としてのセンターピラー部品１のルーフ側端部１ａを支持するルーフ側支持治具２に並進制御機構４を設けているが、これに代えてあるいは加えて、車体部品の他端部としてのロッカー側端部１ｂを支持するロッカー側支持治具３に並進制御機構４を設けても良い。

また、上記２つの実施形態では車体部品の他端部としてのセンターピラー部品１のロッカー側端部１ｂを支持するロッカー側支持治具３に回転制御機構５を設けているが、これに代えてあるいは加えて、車体部品の一端部としてのルーフ側端部１ａを支持するルーフ側支持治具２に回転制御機構５を設けても良い。

さらに、上記一実施形態では圧縮突条４ｃを並進プレート４ａに突設するとともに円筒状の金属パイプ４ｄを支持プレート４ｂに配置しているが、これに代えてあるいは加えて、圧縮突条４ｃを支持プレート４ｂに突設するとともに円筒状の金属パイプ４ｄを並進プレート４ａに配置しても良い。また、圧縮突条４ｃの数も上記実施形態では１本としたが、所要に応じて適宜変更することができ、その場合に、直線状ガイド部４ｅの数も、所要に応じて適宜変更することができる。圧縮突条に変えて、圧縮ピンを用いてもよい。

加えて、上記２つの実施形態では圧縮ピン５ｃを固定リング５ａに突設するとともに円筒状の金属パイプ５ｄを回転リングに配置しているが、これに代えてあるいは加えて、圧縮ピン５ｃを回転リング５ｂに突設するとともに円筒状の金属パイプ５ｄを固定リング５ａに配置しても良い。また、圧縮ピン５ｃの数も上記実施形態では４本としたが、所要に応じて適宜変更することができ、その場合に、円弧状ガイド部５ｅの数も、所要に応じて適宜変更することができる。

そして、上記２つの実施形態では衝突性能評価試験の対象をセンターピラー部品１としているが、これに代えてフロントピラー部品やリヤピラー部品等の他の車体部品を対象として衝突性能評価試験を実施するようにしても良い。

かくして本発明の本発明の自動車車体部品の衝突性能評価試験方法および装置によれば、前記衝突パンチを前記車体部品に試験速度で衝突させるのに伴い、前記運動制御機構を設けた支持治具で支持する前記車体部品の端部にその運動制御機構から前記逆方向の反力を与えてその端部の運動を制御することで、実際の車体衝突時の部品拘束状態や荷重負荷状態を良好に再現しつつ車体部品単体での衝突性能評価試験を実現することができる。また、エネルギー吸収部材を支持治具の運動制御機構に配置する簡単かつ丈夫な構造により、時速５０ｋｍ以上の高速領域の試験を可能とすることができ、さらに、エネルギー吸収部材に安価な部材を適用することで、試験の経済的な合理性も高めることができる。

１ センターピラー部品
１ａ ルーフ側端部
１ｂ ロッカー側端部
２ ルーフ側支持治具
２ａ 回転規制部材
２ｂ 本体
２ｃ スライド
３ ロッカー側支持治具
３ａ 回転規制部材
３ｂ 本体
３ｃ スライド
３ｄ 軸部材
４ 並進制御機構
４ａ 並進プレート
４ｂ 支持プレート
４ｃ 圧縮突条
４ｄ 金属パイプ
４ｅ 直線状ガイド部
５ 回転制御機構
５ａ 固定リング
５ｂ 回転リング
５ｃ 圧縮ピン
５ｄ 金属パイプ
５ｅ 円弧状ガイド部
６ 衝突パンチ
７ ロードセル

Claims (13)

1. 自動車の車体部品の衝突性能の評価試験を行うに際し、
   前記車体部品の一端部および他端部をそれぞれ支持治具で支持し、
   前記車体部品の一端部を支持する支持治具と前記車体部品の他端部を支持する支持治具との少なくとも一方に運動制御機構を設け、
   前記運動制御機構が、前記支持治具の運動規制部材に固定される固定部材と、衝突パンチの衝突方向に対して所定方向に運動可能に固定部材に連結されるとともに前記車体部品の一端部または他端部に固定される可動部材とを有し、
   前記固定部材と前記可動部材とのうちの一方に他方に向けて突設された圧縮部材が、前記固定部材と前記可動部材とのうちの他方に形成されて前記可動部材の運動可能方向に延在するとともに内部にエネルギー吸収部材を配置されたガイド部内に運動規制状態で嵌入していて、前記固定部材に対する前記可動部材の前記所定方向への運動により前記エネルギー吸収部材を変形させてその運動方向と逆方向の反力を前記可動部材に付加し、
   前記車体部品に試験速度で前記衝突方向へ前記衝突パンチを衝突させるとともに、
   前記車体部品の一端部および他端部のうち前記運動制御機構を設けた前記支持冶具が支持する端部に前記運動制御機構から前記逆方向の反力を与えてその端部の運動を制御することを特徴とする自動車車体部品の衝突性能評価試験方法。
2. 前記運動制御機構が並進制御機構および回転制御機構から選ばれた少なくとも一つからなり、
   前記並進制御機構が、前記支持治具の回転規制部材に支持される支持プレートと、衝突パンチの衝突方向と交差する所定方向に並進可能に前記支持プレートに連結されるとともに前記車体部品の一端部または他端部に固定される並進プレートとを有し、
   前記支持プレートと前記並進プレートとのうちの一方に他方に向けて突設された圧縮突条が、前記支持プレートと前記並進プレートとのうちの他方に形成されて前記並進プレートの並進可能方向に延在するとともに内部にエネルギー吸収部材を配置された直線状ガイド部内に回動規制状態で嵌入していて、前記支持プレートに対する前記並進プレートの前記所定方向への並進により、前記エネルギー吸収部材を変形させてその並進方向と逆方向の反力を前記並進プレートに付加し、
   前記回転制御機構が、前記支持治具の回転規制部材に固定される固定リングと、衝突パンチの衝突方向と交差する所定方向に延在する所定軸周りに回転可能に前記固定リングに連結されるとともに前記車体部品の一端部または他端部に固定される回転リングとを有し、
   前記固定リングと前記回転リングとのうちの一方に他方に向けて突設された圧縮ピンが、前記固定リングと前記回転リングとのうちの他方に形成されて前記所定軸を中心とした周方向に延在するとともに内部にエネルギー吸収部材を配置された円弧状ガイド部内に嵌入していて、前記固定リングに対する前記回転リングの前記所定軸周りの回転により、前記エネルギー吸収部材を変形させてその回転方向と逆方向のトルクを前記回転リングに付加することを特徴とする、請求項１記載の自動車車体部品の衝突性能評価試験方法。
3. 前記車体部品を、センターピラー部品とすることを特徴とする、請求項１または２記載の自動車車体部品の衝突性能評価試験方法。
4. 前記運動制御機構は、実際の車体衝突で発生する前記車体部品の変形状態を再現することを特徴とする、請求項１から３までの何れか１項記載の自動車車体部品の衝突性能評価試験方法。
5. 前記車体部品の一端部を支持する支持治具と前記車体部品の他端部を支持する支持治具とは、それぞれ個別に荷重測定用のロードセルを有し、
   それらのロードセルで、前記衝突パンチによる前記車体部品の衝突変形時に発生する変形荷重の分布を計測することを特徴とする、請求項１から４までの何れか１項記載の自動車車体部品の衝突性能評価試験方法。
6. 前記エネルギー吸収部材を、円筒状の金属パイプとすることを特徴とする、請求項１から５までの何れか１項記載の自動車車体部品の衝突性能評価試験方法。
7. 自動車の車体部品の衝突性能の評価試験を行う装置であって、
   前記車体部品の一端部および他端部をそれぞれ支持する支持治具と、
   前記一端部および前記他端部を前記支持治具でそれぞれ支持された前記車体部品に試験速度で衝突する衝突パンチと、
   前記車体部品の一端部を支持する支持治具と前記車体部品の他端部を支持する支持治具との少なくとも一方に設けられた運動制御機構と、
   を具え、
   前記運動制御機構が、前記支持治具の運動規制部材に固定される固定部材と、前記衝突パンチの衝突方向に対して所定方向に運動可能に固定部材に連結されるとともに前記車体部品の一端部または他端部に固定される可動部材とを有し、
   前記固定部材と前記可動部材とのうちの一方に他方に向けて突設された圧縮部材が、前記固定部材と前記可動部材とのうちの他方に形成されて前記可動部材の運動可能方向に延在するとともに内部にエネルギー吸収部材を配置されたガイド部内に運動規制状態で嵌入していて、前記固定部材に対する前記可動部材の前記所定方向への運動により前記エネルギー吸収部材を変形させてその運動方向と逆方向の反力を前記可動部材に付加するものであることを特徴とする自動車車体部品の衝突性能評価試験装置。
8. 前記運動制御機構が、並進制御機構および回転制御機構から選ばれた少なくとも一つであって、
   前記並進制御機構が、前記支持治具の回転規制部材に支持される支持プレートと、前記衝突パンチの衝突方向と交差する所定方向に並進可能に前記支持プレートに連結されるとともに前記車体部品の一端部または他端部に固定される並進プレートとを有し、
   前記支持プレートと前記並進プレートとのうちの一方に他方に向けて突設された圧縮突条が、前記支持プレートと前記並進プレートとのうちの他方に形成されて前記並進プレートの並進可能方向に延在するとともに内部にエネルギー吸収部材を配置された直線状ガイド部内に回動規制状態で嵌入していて、前記支持プレートに対する前記並進プレートの前記所定方向への並進により、前記エネルギー吸収部材を変形させてその並進方向と逆方向の反力を前記並進プレートに付加するものであり、
   前記回転制御機構が、前記支持治具の回転規制部材に固定される固定リングと、前記衝突パンチの衝突方向と交差する方向に延在する所定軸周りに回転可能に前記固定リングに連結されるとともに前記車体部品の一端部または他端部に固定される回転リングとを有し、
   前記固定リングと前記回転リングとのうちの一方に他方に向けて突設された圧縮ピンが、前記固定リングと前記回転リングとのうちの他方に形成されて前記所定軸を中心とした周方向に延在するとともに内部にエネルギー吸収部材を配置された円弧状ガイド部内に嵌入していて、前記固定リングに対する前記回転リングの前記所定軸周りの回転により、前記エネルギー吸収部材を変形させてその回転方向と逆方向のトルクを前記回転リングに付加するものであることを特徴とする、請求項７記載の自動車車体部品の衝突性能評価試験装置。
9. 前記車体部品の一端部を支持する支持治具と前記車体部品の他端部を支持する支持治具とのうちの一方に設けられた前記並進制御機構と、
   前記車体部品の一端部を支持する支持治具と前記車体部品の他端部を支持する支持治具との内の他方に設けられた前記回転制御機構と、
   を具えることを特徴とする、請求項７または８記載の自動車車体部品の衝突性能評価試験装置。
10. 前記車体部品は、センターピラー部品であることを特徴とする、請求項７から９までの何れか１項記載の自動車車体部品の衝突性能評価試験装置。
11. 前記運動制御機構は、実際の車体衝突で発生する前記車体部品の変形状態を再現するものであることを特徴とする、請求項７から１０までの何れか１項記載の自動車車体部品の衝突性能評価試験装置。
12. 前記車体部品の一端部を支持する支持治具と前記車体部品の他端部を支持する支持治具とは、それぞれ個別に荷重測定用のロードセルを有し、
    それらのロードセルが、前記衝突パンチによる前記車体部品の衝突変形時に発生する変形荷重の分布を計測するものであることを特徴とする、請求項７から１１までの何れか１項記載の自動車車体部品の衝突性能評価試験装置。
13. 前記エネルギー吸収部材は、円筒状の金属パイプであることを特徴とする、請求項７から１２までの何れか１項記載の自動車車体部品の衝突性能評価試験装置。

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