KR101906691B1 - 시험체 지지구, 및 그 지지구를 이용한 구조 부재의 충돌 시험 장치 및 충돌 시험 방법 - Google Patents

시험체 지지구, 및 그 지지구를 이용한 구조 부재의 충돌 시험 장치 및 충돌 시험 방법 Download PDF

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Abstract

자동차 차체의 센터필러 어셈블리(5)를 시험체로 하는 충돌 시험에 이용되는 시험체 지지구(10)는, 직선 형상의 본체(11)와, 제1 부착부(12)와, 제2 부착부(13)를 구비한다. 시험체 지지구(10)의 본체(11)의 횡단면은 십자형의 개단면이다. 제1 부착부(12)는 센터필러 어셈블리(5)에 고정된다. 제2 부착부(13)는 충돌 시험 장치에 고정된다. 이것에 의해, 간편하고 또한 저비용으로 충돌 시험을 행할 수 있어, 센터필러 어셈블리(5)의 측면 충돌 성능을 정확하게 평가할 수 있다.

Description

시험체 지지구, 및 그 지지구를 이용한 구조 부재의 충돌 시험 장치 및 충돌 시험 방법{TEST BODY SUPPORT TOOL, AND CRASH TEST DEVICE AND CRASH TEST METHOD FOR STRUCTURAL MEMBER THAT USE SAID SUPPORT TOOL}
본 발명은, 자동차의 차체를 구성하는 각종의 구조 부재의 측면 충돌 성능을 평가하기 위한 충돌 시험에 관한 것이다. 특히, 본 발명은, 구조 부재를 시험체로 하여, 이 구조 부재의 충돌 시험에 이용되는 시험체 지지구, 및 그 지지구를 이용한 구조 부재의 충돌 시험 장치 및 충돌 시험 방법에 관한 것이다.
도 1은, 자동차의 차체를 나타내는 사시도이다. 자동차의 차체는, 각종의 구조 부재를 포함한다. 예를 들면, 자동차가 측면 충돌을 받았을 때, 구조 부재 중 센터필러(1), 사이드실(2) 및 루프 레일(3)의 변형 거동이 탑승자의 상해치를 크게 좌우한다. 센터필러(1)는, 차체의 양측부의 각각에 기립한 자세로 배치된다. 사이드실(2)은 센터필러(1)의 하단부에 연결된다. 루프 레일(3)은 센터필러(1)의 상단부에 연결된다. 사이드실(2) 및 루프 레일(3)은 차체의 전후 방향으로 연장된다.
자동차의 개발에 있어서, 측면 충돌에 대한 구조 부재의 성능을 평가하는 것은 불가결하다. 통상, 자동차 제조사는, 시작차를 제작하여, 시작차를 이용한 측면 충돌 시험(이하, 「실차 시험」이라고도 한다)에 의해 구조 부재의 성능을 평가한다. 그러나, 시작차는 고가이고, 시작차의 제작 시간은 길다. 그 때문에, 실차 시험에 의한 성능 평가의 기회는 한정된다. 또, 실차 시험에서 구조 부재의 성능에 문제가 발생한 경우, 설계 변경한 시작차를 다시 제작하고, 다시 실차 시험이 필요하게 되기 때문에, 자동차 개발이 늦어진다. 특히 근래에는, 자동차 개발의 기간이 짧기 때문에, 많은 조건으로 실차 시험을 실시하는 것은 곤란하다. 그 때문에, 신규 재료, 신규 구조 등을 구조 부재에 채용하는 것도 용이하지 않다.
또, 자동차 제조사 이외의 소재 제조사(예：철강 제조사), 부품 제조사 등이 독자적으로 실차 시험을 행하는 것은 곤란하다. 시작차의 조달, 실차 시험 설비의 구축 등에 제약이 있기 때문이다. 그 때문에, 소재 제조사, 부품 제조사 등이 자사 제품의 충돌 성능을 평가하는 것은 매우 어렵다.
따라서, 측면 충돌에 대한 구조 부재의 성능을 평가하는 수법으로서, 시작차를 이용한 실차 시험을 행하지 않고, 단체의 구조 부재를 이용하여 충돌 시험을 행하는 것이 강하게 요망된다.
예를 들면, 일본국 특허 제4902027호 공보(특허 문헌 1)는, 충돌 에너지 흡수의 기여율이 큰 구조 부재를 선정하고, 이 단체의 구조 부재의 충돌 성능을 평가하는 기술을 개시한다. 이 특허 문헌 1의 기술에서는, 시작차를 제작하지 않고, 측면 충돌 시에 휨 변형되는 센터필러 등을 시험체로서 충돌 시험을 행함으로써, 성능 평가를 정확하게 행할 수 있는 것으로 하고 있다.
도 2는, 특허 문헌 1에 개시된 충돌 시험 장치를 나타내는 측면도이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 특허 문헌 1의 충돌 시험에서는, 구조 부재 중 센터필러 어셈블리(5)가 시험체가 된다. 센터필러 어셈블리(5)는, 필러부(5a)와, 필러부(5a)의 하단부에서 전후 방향으로 연장되는 하측 수평부(5b)와, 필러부(5a)의 상단부에서 전후 방향으로 연장되는 상측 수평부(5c)를 가진다. 센터필러 어셈블리(5)는, 하측 수평부(5b)의 전후 및 상측 수평부(5c)의 전후의 합계 4개소를, 각각 플라이 휠(104)을 통하여 지지된다. 충돌 시험 시, 수평 방향으로 이동하는 타격자(임펙터)(17)에 의해 필러부(5a)에 충격이 가해진다. 플라이 휠(104)은, 충격 부하 시에, 사이드실(2) 및 루프 레일(3)의 변형 저항을 모의하는 역할을 담당하고, 실차 시험과 동일한 센터필러(1)의 변형 거동을 재현하기 위한 것이다.
그러나, 현실에서는, 실차 시험에서의 측면 충돌 시, 필러부(5a)의 휨 변형에 수반하여, 사이드실(2) 및 루프 레일(3)은 뒤틀림 변형됨과 동시에 휨 변형된다. 즉, 사이드실(2) 및 루프 레일(3)은 소성 변형된다. 이 점, 특허 문헌 1의 기술에 있어서, 사이드실(2) 및 루프 레일(3)을 모의하는 플라이 휠(104)은, 회전을 허용하는 것이며, 소성 변형되지 않는다. 이 때문에, 특허 문헌 1의 충돌 시험에서 얻어지는 결과는, 실차 시험의 결과와 어긋날 우려가 있다.
또, 특허 문헌 1의 기술에서는, 시험 장치로의 센터필러 어셈블리(5)의 조립에 수고를 필요로 한다. 또한, 특허 문헌 1의 충돌 시험 시, 카메라(도시 생략)에 의해 필러부(5a)의 변형 거동이 관측된다. 그 때, 플라이 휠(104)이, 카메라에 의한 촬영의 방해가 된다.
일본국 특허 제4902027호 공보
본 발명은 상기의 문제를 감안하여 이루어진 것이다. 본 발명의 목적은, 자동차 차체의 구조 부재를 시험체로 하는 충돌 시험에 관한 것이며, 하기의 특성을 가지는, 시험체 지지구, 및 그 지지구를 이용한 구조 부재의 충돌 시험 장치 및 충돌 시험 방법을 제공하는 것이다：
· 간편하고 또한 저비용으로 충돌 시험을 행할 수 있는 것：
· 구조 부재의 측면 충돌 성능을 정확하게 평가할 수 있는 것.
본 발명의 일실시 형태에 의한 시험체 지지구는, 자동차 차체의 구조 부재를 시험체로 하는 충돌 시험에 이용되는 시험체 지지구이다.
상기 시험체 지지구는,
직선 형상의 본체와,
상기 본체의 양단부 중 일단부에 용접에 의해 결합되며, 상기 구조 부재에 고정되는 제1 부착부와,
상기 양단부 중 타단부에 용접에 의해 결합되며, 충돌 시험 장치에 고정되는 제2 부착부를 구비하고,
상기 본체의 횡단면이 개(開)단면이다.
상기의 시험체 지지구에 있어서, 상기 본체의 횡단면 형상이 십자형인 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 본체는, 서로 용접에 의해 결합된 2개의 등변 산형강으로 구성되는 것이 바람직하다.
상기의 시험체 지지구에 있어서, 상기 본체는, 서로 용접 또는 볼트에 의해 결합된 복수의 형강으로 구성되는 것도 가능하다. 이 경우, 상기 형강이 등변 산형강, 부등변 산형강, 홈형강 또는 T형강인 것이 바람직하다.
상기의 시험체 지지구에 있어서, 상기 본체는 단일의 형강으로 구성되는 것도 가능하다. 이 경우, 상기 형강이 등변 산형강, 부등변 산형강, 홈형강, H형강, I형강 또는 T형강인 것이 바람직하다.
상기의 시험체 지지구에 있어서, 상기 본체의 주위의 전부 또는 일부에 강판이 용접에 의해 결합되어도 상관없다.
상기의 시험체 지지구에 있어서, 상기 본체의 일부에 단면 서변부(徐變部)가 형성되어도 상관없다.
본 발명의 일실시 형태에 의한 충돌 시험 장치는, 자동차 차체의 구조 부재를 시험체로 하는 충돌 시험 장치이다.
상기의 시험체 지지구의 상기 제1 부착부가 상기 구조 부재의 양단부에 각각 고정되어 있다.
상기 충돌 시험 장치는,
상기 시험체 지지구 각각의 상기 제2 부착부가 고정되는 강체벽과,
상기 구조 부재에 측면으로부터 충격을 가하는 타격자와,
상기 구조 부재의 변형 거동을 관측하는 카메라와,
상기 타격자에 작용하는 하중 및 상기 타격자의 변위를 측정하는 계측 기기를 구비한다.
상기의 충돌 시험 장치는, 상기 시험체 지지구의 상기 제2 부착부와 상기 강체벽 사이에 연결구를 구비하는 것이 바람직하다.
상기의 충돌 시험 장치에 있어서, 상기 구조 부재는 센터필러 어셈블리이며, 기립한 자세로 배치되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일실시 형태에 의한 충돌 시험 방법은, 자동차 차체의 구조 부재를 시험체로 하는 충돌 시험 방법이다.
상기 충돌 시험 방법은,
상기의 시험체 지지구의 상기 제1 부착부를 상기 구조 부재의 양단부의 각각에 고정하는 단계와,
상기 시험체 지지구 각각의 상기 제2 부착부를 고정하는 단계와,
상기 구조 부재에 측면으로부터 충격을 가하고, 상기 구조 부재의 변형 거동을 관측함과 함께, 상기 타격자에 작용하는 하중 및 상기 타격자의 변위를 측정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 시험체 지지구, 및 그 지지구를 이용한 구조 부재의 충돌 시험 장치 및 충돌 시험 방법은, 하기의 현저한 효과를 가진다：
· 간편하고 또한 저비용으로 충돌 시험을 행할 수 있는 것：
· 구조 부재의 측면 충돌 성능을 정확하게 평가할 수 있는 것.
도 1은, 자동차의 차체를 나타내는 사시도이다.
도 2는, 특허 문헌 1에 개시된 충돌 시험 장치를 나타내는 측면도이다.
도 3은, 횡단면이 폐(閉)단면인 시험체 지지구를 이용한 충돌 시험 장치를 나타내는 사시도이다.
도 4는, 도 3에 나타내는 시험체 지지구의 본체를 나타내는 사시도이다.
도 5는, 도 3에 나타내는 충돌 시험 장치를 채용한 경우의 시험체 지지구의 변형 상태를 나타내는 응력 해석도이다.
도 6은, 본 실시 형태의 시험체 지지구를 이용한 충돌 시험 장치를 나타내는 사시도이다.
도 7은, 도 6에 나타내는 시험체 지지구의 본체를 나타내는 사시도이다.
도 8은, 본 실시 형태의 충돌 시험 장치를 채용한 경우의 시험체 지지구의 변형 상태를 나타내는 응력 해석도이다.
도 9a는, 본 실시 형태의 시험체 지지구의 변경예를 나타내는 횡단면도이다.
도 9b는, 본 실시 형태의 시험체 지지구의 변경예를 나타내는 횡단면도이다.
도 9c는, 본 실시 형태의 시험체 지지구의 변경예를 나타내는 횡단면도이다.
도 9d는, 본 실시 형태의 시험체 지지구의 변경예를 나타내는 횡단면도이다.
도 9e는, 본 실시 형태의 시험체 지지구의 변경예를 나타내는 횡단면도이다.
도 9f는, 본 실시 형태의 시험체 지지구의 변경예를 나타내는 횡단면도이다.
도 10은, 본 실시 형태의 시험체 지지구의 변경예를 나타내는 사시도이다.
도 11은, 본 실시 형태의 시험체 지지구의 변경예를 나타내는 사시도이다.
도 12는, 실시예의 시험 결과로서, 타격자의 침입량과 타격자로의 반력의 관계를 나타내는 도이다.
상기대로, 상기 특허 문헌 1의 충돌 시험에 있어서, 시험체인 센터필러 어셈블리를 지지하기 위해 이용되는 시험체 지지구는, 사이드실 및 루프 레일을 모의한 플라이 휠이다. 이 플라이 휠은 충돌 시험 시에 소성 변형되지 않는다. 한편, 현실의 실차 시험에서는, 사이드실 및 루프 레일은 뒤틀림 변형됨과 동시에 휨 변형된다. 요컨데, 상기 특허 문헌 1의 충돌 시험의 상황은 실차 시험의 상황과 상이하다. 그래서, 본 발명자들은, 상기 특허 문헌 1의 충돌 시험에서 이용되는 플라이 휠을 대신하는 간이한 시험체 지지구를 여러 가지 검토했다.
시험체 지지구에 요구되는 특성은, 예를 들면, 시험체가 센터필러 어셈블리인 경우, 사이드실 및 루프 레일의 변형 특성(뒤틀림 변형 및 휨 변형)이다. 요컨데, 시험체 지지구에는, 적당한 뒤틀림 강성과 휨 강성이 요구된다. 본 발명자들은, 그 특성을 만족하는 시험체 지지구로서, 먼저, 횡단면이 폐단면인 것을 검토했다.
도 3은, 횡단면이 폐단면인 시험체 지지구를 이용한 충돌 시험 장치를 나타내는 사시도이다. 도 4는, 도 3에 나타내는 시험체 지지구의 본체를 나타내는 사시도이다. 이들 도 3 및 도 4에서는, 센터필러 어셈블리(5)를 시험체로서 충돌 시험을 행하는 경우를 예시한다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 센터필러 어셈블리(5)는, 필러부(5a)와, 하측 수평부(5b)와, 상측 수평부(5c)를 가진다. 필러부(5a)는, 상기 도 1에 나타내는 센터필러(1)에 상당한다. 하측 수평부(5b)는, 필러부(5a)의 하단부에서 전후 방향으로 연장되어, 상기 도 1에 나타내는 사이드실(2)의 일부를 구성한다. 상측 수평부(5c)는, 필러부(5a)의 상단부에서 전후 방향으로 연장되어, 상기 도 1에 나타내는 루프 레일(3)의 일부를 구성한다.
시험체 지지구(110)는, 직선 형상의 본체(111)와, 제1 부착부(112)와, 제2 부착부(113)를 구비한다. 시험체 지지구(110)의 본체(111)는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 횡단면 형상이 해트형인 2개의 프레스 성형품을 조합하여, 용접에 의해 결합한 것이다. 이 본체(111)의 횡단면은, 주위가 닫힌 폐단면이다. 제1 부착부(112)는, 본체(111)의 양단부 중 일단부에 용접에 의해 결합된다. 제2 부착부(113)는, 본체(111)의 양단부 중 타단부에 용접에 의해 결합된다.
시험체 지지구(110)는, 센터필러 어셈블리(5)의 지점에 고정된다. 구체적으로는, 센터필러 어셈블리(5)의 하측 수평부(5b)의 전후 및 상측 수평부(5c)의 전후의 합계 4개소에, 각각 시험체 지지구(110)가 배치된다. 각 시험체 지지구(110)의 제1 부착부(112)는, 하측 수평부(5b)의 전후 및 상측 수평부(5c)의 전후에 각각 용접에 의해 고정된다.
시험체 지지구(110)가 부착된 센터필러 어셈블리(5)는, 필러부(5a)가 기립한 자세로 충돌 시험 장치(도시 생략)에 고정된다. 구체적으로는, 각 시험체 지지구(110)의 제2 부착부(113)가 충돌 시험 장치의 강체벽(도시 생략)에 연결구(16)를 통하여 고정된다.
센터필러 어셈블리(5)가 충돌 시험 장치에 고정된 상태에 있어서, 각 시험체 지지구(110)의 본체(111)는 전후 방향으로 연장되는 자세로 배치된다. 그리고, 충돌 시험 시, 수평 방향으로 이동하는 타격자(도시 생략)에 의해 필러부(5a)에 측면으로부터 충격이 가해진다.
도 5는, 도 3에 나타내는 충돌 시험 장치를 채용한 경우의 시험체 지지구의 변형 상태를 나타내는 응력 해석도이다. 횡단면이 폐단면인 시험체 지지구(110), 즉, 도 4에 나타내는 바와 같이, 횡단면 형상이 해트형인 2개의 프레스 성형품을 용접 결합한 시험체 지지구(110)의 경우, 도 5에 나타내는 바와 같이, 충돌 시험 시의 충격 부하에 의해, 현실의 실차 시험과 마찬가지로, 뒤틀림 변형 및 휨 변형이 발생한다. 그러나, 이 경우는, 도 5 중의 농담으로 나타나는 응력 분포로부터 분명한 바와 같이, 시험체 지지구(110)의 천판부 및 종벽부가 좌굴하면서 불안정하게 소성 변형된다. 이 때문에, 충돌 시험에서 얻어지는 결과에 불균일이 발생하기 쉽다.
따라서, 구조 부재의 측면 충돌 성능을 정확하게 평가하려면, 횡단면이 폐단면인 시험체 지지구(110)를 이용한 충돌 시험으로는 충분하다고는 할 수 없다.
본 발명자들은, 이상의 것을 근거로 하여 검토를 더 거듭하여 본 발명을 완성했다. 이하에, 본 발명의 시험체 지지구, 및 그 지지구를 이용한 구조 부재의 충돌 시험 장치 및 충돌 시험 방법으로 대해서, 그 실시 형태를 상세히 서술한다.
도 6은, 본 실시 형태의 시험체 지지구를 이용한 충돌 시험 장치를 나타내는 사시도이다. 도 7은, 도 6에 나타내는 시험체 지지구의 본체를 나타내는 사시도이다. 이들 도 6 및 도 7에서는, 상기 도 3 및 도 4와 마찬가지로, 센터필러 어셈블리(5)를 시험체로서 충돌 시험을 행하는 경우를 예시하고, 중복되는 설명은 적절히 생략한다.
시험체 지지구(10)는, 직선 형상의 본체(11)와, 제1 부착부(12)와, 제2 부착부(13)를 구비한다. 시험체 지지구(10)의 본체(11)의 횡단면은, 도 7에 나타내는 바와 같이, 주위가 열린 개단면이다. 이 본체(11)는, 횡단면 형상이 십자형이며, L자형의 2개의 등변 산형강으로 구성된다. 구체적으로는, 등변 산형강의 모서리부들이 길이 방향의 전역에 걸쳐 맞대어 용접되며, 이것에 의해 양자가 결합된다.
제1 부착부(12)는, 본체(11)의 양단부 중 일단부에 용접에 의해 결합된다. 제2 부착부(13)는, 본체(11)의 양단부 중 타단부에 용접에 의해 결합된다. 이들 제1 부착부(12) 및 제2 부착부(13)는, 예를 들면 평강이다.
시험체 지지구(10)는, 센터필러 어셈블리(5)의 지점에 고정된다. 구체적으로는, 센터필러 어셈블리(5)의 하측 수평부(5b)의 전후 및 상측 수평부(5c)의 전후의 합계 4개소에, 각각 시험체 지지구(10)가 배치된다. 각 시험체 지지구(10)의 제1 부착부(12)는, 하측 수평부(5b)의 전후 및 상측 수평부(5c)의 전후에 각각 용접에 의해 고정된다.
시험체 지지구(10)가 부착된 센터필러 어셈블리(5)는, 필러부(5a)가 기립한 자세로 충돌 시험 장치(도시 생략)에 고정된다. 구체적으로는, 각 시험체 지지구(10)의 제2 부착부(13)가 충돌 시험 장치의 강체벽(도시 생략)에 고정된다. 도 6에는, 각 시험체 지지구(10)의 제2 부착부(13)가 연결구(16)를 통하여 강체벽에 고정되는 경우를 예시한다. 강체벽은, 지반에 고정된 주강제의 완전한 강체이다. 각 시험체 지지구(10)의 제2 부착부(13)와 연결구(16)는, 용접 또는 볼트에 의해 결합된다. 연결구(16)는, 예를 들면, 복수의 평강, 형강 등을 조합하여 용접 또는 볼트에 의해 결합한 것이며, 소성 변형되기 어려운 강체이다. 연결구(16)와 강체벽은, 볼트에 의해 착탈 가능하게 결합된다.
시험체 지지구(10)의 재질은, 금속인 한, 특별히 한정은 없다. 시험체 지지구(10)의 바람직한 재질은 탄소강이다.
센터필러 어셈블리(5)가 충돌 시험 장치에 고정된 상태에 있어서, 각 시험체 지지구(10)의 본체(11)는 전후 방향으로 연장되는 자세로 배치된다. 그리고, 충돌 시험 시, 수평 방향으로 이동하는 타격자(17)에 의해 필러부(5a)에 측면으로부터 충격이 가해진다. 타격자(17)는 대차(도시 생략)에 부착되어 있으며, 실차 시험에서의 측면 충돌에 상당하는 충격 하중을 필러부(5a)에 부여한다. 대차에는, 하중계 및 변위계와 같은 계측 기기가 탑재되어 있다. 또, 충돌 시험 시, 카메라(18)에 의한 동영상 촬영에 의해 필러부(5a)의 전체의 변형 거동이 관측된다. 또한, 타격자(17)가 센터필러 어셈블리(5)에 대해 침입하는 과정에서, 상기 계측 기기에 의해, 타격자(17)에 작용하는 하중(반력) 및 타격자(17)의 침입량이 측정된다. 또한, 카메라(18)에 의한 촬영 시, 촬영 대상의 필러부(5a)는, 조명 기기에 의해 비추어진다.
도 8은, 본 실시 형태의 충돌 시험 장치를 채용한 경우의 시험체 지지구의 변형 상태를 나타내는 응력 해석도이다. 본 실시 형태의 시험체 지지구(10), 즉, 도 7에 나타내는 바와 같이, 횡단면이 개단면인 시험체 지지구(10)의 경우, 도 8에 나타내는 바와 같이, 충돌 시험 시의 충격 부하에 의해, 현실의 실차 시험과 마찬가지로, 뒤틀림 변형 및 휨 변형이 발생한다. 게다가, 이 경우는, 도 8 중의 농담으로 나타나는 응력 분포로부터 분명한 바와 같이, 좌굴이 발생하지 않고, 일정하게 소성 변형된다. 이 때문에, 충돌 시험에서 얻어지는 결과가 안정된다.
이와 같이, 본 실시 형태의 시험체 지지구를 이용한 충돌 시험에 의하면, 시험체 지지구가 적당한 뒤틀림 강성과 휨 강성을 가지기 때문에, 시험체인 구조 부재(예：센터필러 어셈블리)의 변형 거동이 실차 시험의 경우와 동등하게 된다. 따라서, 구조 부재의 측면 충돌 성능을 정확하게 평가하는 것이 가능하게 된다. 또, 본 실시 형태의 시험체 지지구는, 그 본체의 횡단면이 단순한 개단면이기 때문에, 간단하게 제작할 수 있다. 따라서, 간편하고 또한 저비용으로 충돌 시험을 행하는 것이 가능하게 된다. 게다가, 본 실시 형태의 충돌 시험에서는, 시험체 지지구로서 상기 특허 문헌 1과 같은 플라이 휠을 이용하지 않기 때문에, 시험체의 변형 거동을 촬영하는 카메라의 시야를 충분히 확보할 수 있다.
본 실시 형태의 시험체 지지구(10)는, 본체(11)의 횡단면이 개단면인 한, 다양한 형태를 취할 수 있다. 예를 들면, 본체(11)의 횡단면 형상은 십자형에 한정되지 않고, U자형, L자형, T자형 등이어도 상관없다. 또, 본체(11)는, 복수의 형강의 조합이어도 되고, 단일의 형강을 이용하는 것이어도 된다. 복수의 형강을 조합하는 경우, 그 결합 방법은, 용접이어도 되고, 볼트에 의한 체결이어도 된다. 이 경우에 채용하는 형강은, 예를 들면, 등변 산형강, 부등변 산형강, 홈형강, T형강 등이다. 한편, 단일의 형강을 이용하는 경우, 그 형강은, 예를 들면, 등변 산형강, 부등변 산형강, 홈형강, H형강, I형강, T형강 등이다. 어느 형강도 용이하게 조달할 수 있는 범용품이다.
도 9a~도 9f는, 본 실시 형태의 시험체 지지구의 변경예를 나타내는 횡단면도이다. 도 9a에 나타내는 본체(11)는, 상기 도 7에 나타내는 것에 상당한다. 즉, 본체(11)는, 횡단면 형상이 십자형이며, 2개의 등변 산형강이 서로 용접에 의해 결합된 것이다.
도 9b~도 9d에 나타내는 본체(11)는, 횡단면 형상이 십자형이며, 모두 2개의 부등변 산형강으로 구성된다. 이들 중에서 도 9b에 나타내는 본체(11)는, 산형강이 서로 볼트에 의해 결합된 것이다. 도 9c 및 도 9d에 나타내는 본체(11)는, 산형강이 서로 용접에 의해 결합된 것이다. 이러한 경우, 뒤틀림 강성이 변하지 않아, 휨 강성 만을 조정할 수 있다.
도 9e에 나타내는 본체(11)는, 횡단면 형상이 H자형이며, 2개의 홈형강이 서로 용접에 의해 결합된 것이다. 도 9f에 나타내는 본체(11)는, 횡단면 형상이 I자형이며, 단일의 I형강으로 구성된 것이다.
또, 본 실시 형태의 시험체 지지구(10)는, 그 강성의 조정을 용이하게 행할 수 있다. 예를 들면, 도 10에 나타내는 바와 같이, 시험체 지지구(10)의 본체(11)를 구성하는 형강의 일부에 단면 서변부(14)를 형성하면, 시험체 지지구(10)의 강성을 적당히 저하시킬 수 있다. 단면 서변부(14)란, 형상이 일률적이지 않고, 서서히 변화하는 형상(예：오목부)이다. 또, 도 11에 나타내는 바와 같이, 시험체 지지구(10)의 본체(11)를 구성하는 형강의 주위에, 용접에 의해 강판(15)을 부착하면, 시험체 지지구(10)의 강성을 적당히 강화할 수 있다. 이 경우의 강판(15)의 부착 영역은, 본체(11)의 주위의 전부여도 되고, 일부여도 된다. 이들 외에, 본체(11)의 치수, 특히 길이 방향 치수를 조정해도, 시험체 지지구(10)의 강성을 조정할 수 있다.
시험체 지지구(10)의 치수 형상 및 강성 조정량은, 예를 들면, 이하와 같이 하여 설정된다. 시험체로 하는 구조 부재, 및 그 구조 부재의 주변의 구조 부재에 대해서, 미리 CAE(Computer Aided Engineering) 해석을 실시한다. 그 CAE 해석에 의해, 시험체 주변의 구조 부재의 변형 특성을 취득한다. 예를 들면, 시험체가 센터필러 어셈블리인 경우, 사이드실 및 루프 레일의 뒤틀림 변형 및 휨 변형의 특성을 취득한다. 그리고, 그 변형 특성에 근거하여, 시험체 지지구(10)의 치수 형상 및 강성 조정량을 설정한다.
상기의 실시 형태에서는, 시험체인 구조 부재로서, 센터필러 어셈블리가 선정된 예가 나타나 있다. 그러나, 시험체인 구조 부재는, 센터필러 어셈블리에 한정되지 않는다. 시험체가 사이드실, 루프 레일 등이어도 상관없다.
[실시예]
본 발명의 효과를 확인하기 위해, 이하의 시험을 실시했다. 본 발명예로서, 도 6 및 도 7에 나타내는 개단면의 시험체 지지구를 이용하여 센터필러 어셈블리를 지지하고, 측면 충돌 시험을 행했다. 본 발명의 참고예로서, 도 3 및 도 4에 나타내는 폐단면의 시험체 지지구를 이용하여 센터필러 어셈블리를 지지하고, 측면 충돌 시험을 행했다. 또, 비교를 위해, 실차 시험을 행했다. 어느 시험도, IIHS(Insurance Institute for Highway Safety：미국 도로 안전 보험 협회)의 SUV 측면 충돌(IIHS SIDE IMPACT)의 규정에 준거해서 행했다. 시험 시, 타격자가 센터필러 어셈블리에 대해 침입하는 과정에서, 타격자에 작용하는 반력 및 타격자의 침입량을 조사했다.
도 12는, 실시예의 시험 결과로서, 타격자의 침입량과 타격자로의 반력의 관계를 나타내는 도이다. 도 12에 나타내는 바와 같이, 개단면의 시험체 지지구를 이용한 본 발명예의 시험에서는, 실차 시험과 동일한 결과를 얻을 수 있었다. 이에 반해, 폐단면의 시험체 지지구를 이용한 참고예의 시험에서는, 타격자의 침입의 종반에서 타격자로의 반력이 저하되어, 실차 시험의 결과로부터 벗어나는 것을 알 수 있었다. 이것은, 시험체 지지구에 좌굴이 발생했던 것에 기인한다.
<산업 상의 이용 가능성>
본 발명은, 자동차 차체를 구성하는 구조 부재의 충돌 성능의 평가에 유효하게 이용할 수 있다.
1 센터필러 2 사이드실
3 루프 레일 5 센터필러 어셈블리
5a 필러부 5b 하측 수평부
5c 상측 수평부 10 시험체 지지구
11 본체 12 제1 부착부
13 제2 부착부 14 단면 서변부
15 강판 16 연결구
17 타격자 18 카메라

Claims (13)

  1. 자동차 차체의 구조 부재를 시험체로 하는 충돌 시험에 이용되는 시험체 지지구로서,
    상기 시험체 지지구는,
    직선 형상의 본체와,
    상기 본체의 양단부 중 일단부에 용접에 의해 결합되며, 상기 구조 부재에 고정되는 제1 부착부와,
    상기 양단부 중 타단부에 용접에 의해 결합되며, 충돌 시험 장치에 고정되는 제2 부착부를 구비하고,
    상기 본체의 횡단면이 개(開)단면이고, 상기 본체의 횡단면 형상이 십자형, U자형, L자형 또는 T자형인, 시험체 지지구.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 본체는, 서로 용접에 의해 결합된 2개의 등변 산형강으로 구성되는, 시험체 지지구.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 본체는, 서로 용접 또는 볼트에 의해 결합된 복수의 형강으로 구성되는, 시험체 지지구.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 형강이 등변 산형강, 부등변 산형강, 홈형강 또는 T형강인, 시험체 지지구.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 본체는 단일의 형강으로 구성되는, 시험체 지지구.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 형강이 등변 산형강, 부등변 산형강, 홈형강, H형강, I형강 또는 T형강인, 시험체 지지구.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 본체의 주위의 전부 또는 일부에 강판이 용접에 의해 결합된, 시험체 지지구.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 본체의 일부에 단면 서변부(徐變部)가 형성된, 시험체 지지구.
  10. 자동차 차체의 구조 부재를 시험체로 하는 충돌 시험 장치로서,
    청구항 1, 청구항 3 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 기재된 시험체 지지구의 상기 제1 부착부가 상기 구조 부재의 양단부에 각각 고정되어 있으며,
    상기 충돌 시험 장치는,
    상기 시험체 지지구 각각의 상기 제2 부착부가 고정되는 강체벽과,
    상기 구조 부재에 측면으로부터 충격을 가하는 타격자와,
    상기 구조 부재의 변형 거동을 관측하는 카메라와,
    상기 타격자에 작용하는 하중 및 상기 타격자의 변위를 측정하는 계측 기기를 구비하는, 충돌 시험 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 시험체 지지구의 상기 제2 부착부와 상기 강체벽 사이에 연결구를 구비하는, 충돌 시험 장치.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 구조 부재는 센터필러 어셈블리이며, 기립한 자세로 배치되는, 충돌 시험 장치.
  13. 자동차 차체의 구조 부재를 시험체로 하는 충돌 시험 방법으로서,
    청구항 1, 청구항 3 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 기재된 시험체 지지구의 상기 제1 부착부를 상기 구조 부재의 양단부의 각각에 고정하는 단계와,
    상기 시험체 지지구 각각의 상기 제2 부착부를 고정하는 단계와,
    타격자를 이용하여 상기 구조 부재에 측면으로부터 충격을 가하고, 상기 구조 부재의 변형 거동을 관측함과 함께, 상기 타격자에 작용하는 하중 및 상기 타격자의 변위를 측정하는 단계를 포함하는, 충돌 시험 방법.
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