专利名称：碰撞试验装置及碰撞试验方法
技术领域：
本发明涉及车辆的碰撞试验装置及碰撞试验方法，特别涉及使试验体碰撞而减速的减速型的碰撞试验装置及碰撞试验方法。
背景技术：
在汽车等车辆的技术开发中，使用模拟车辆碰撞状态的碰撞试验装置，观测车辆碰撞时的乘员的状况、负荷，由此评价车辆的安全性。所述碰撞试验装置中存在加速型、减速型，减速型的碰撞试验装置一般由载置有模拟乘员的假人的试验体、使该试验体行进的驱动装置、及使所述试验体碰撞而减速的减速装置构成(例如参照专利文献1或专利文献 2)。在专利文献1记载的碰撞试验装置中，减速装置由具备缓冲器的冲撞壁(壁部件) 构成。另外，在专利文献2中记载的碰撞试验装置中，减速装置由液压减振器装置构成。专利文献1 日本特开平5-209806号公报专利文献2 日本特开平11-64155号公报
发明内容
如专利文献1所记载的碰撞试验装置那样，在减速装置中使用缓冲器的情况下， 缓冲器多由树脂制成，存在经不起反复使用、需要很多缓冲器的问题。另外，必须对于每个试验制作最佳的缓冲器，还存在为了制作最优的缓冲器而需要较多的碰撞试验等问题。如专利文献2所记载的碰撞试验装置那样，在减速装置中使用液压缸时，试验体的重量较大的情况下碰撞时的冲击也变大，因此存在装置易大型化的问题。另外，对于液压缸，存在响应性因液体的压缩性而较差，难以正确再现碰撞等问题。本发明鉴于所述问题而做出，其目的在于提供一种能够容易地进行碰撞的再现的碰撞试验装置及碰撞试验方法。根据本发明，提供一种碰撞试验装置，具有载置有模拟乘员的假人的试验体、使该试验体行进的驱动装置、及使所述试验体碰撞而减速的减速装置，其特征在于，所述减速装置具有与所述试验体碰撞的缓冲器部、在前端具有该缓冲器部并沿所述试验体的行进方向延伸的轴部、支承该轴部的主体部、配置于该主体部并将与所述试验体的行进方向大致垂直的方向的载荷施加于所述轴部的外表面的制动装置、及控制由该制动装置施加的载荷的控制装置。所述制动装置例如具有按压在所述轴部的外表面的制动垫、使该制动垫动作的液压缸、及控制该液压缸的流体的伺服阀。此时，所述制动垫也可以相对于所述轴部的外周方向，在设顶部为0°的情况下，在0 90°的范围内和270 360°的范围内左右对称地配置。另外，所述制动装置也可以在所述轴部的延伸方向上配置有多个。进而，所述碰撞试验装置也可以具有将碰撞试验后的所述轴部推回到初始位置的恢复装置。
另外，根据本发明，提供一种碰撞试验方法，通过使载置有模拟乘员的假人的试验体与减速装置碰撞，来观测所述假人的动作、负荷，其特征在于，所述减速装置具有与所述试验体碰撞的缓冲器部、及在前端具有该缓冲器部并沿所述试验体的行进方向延伸的轴部，通过将与所述试验体的行进方向大致垂直的方向的载荷施加于该轴部的外表面而使所述试验体减速。另外，在所述碰撞试验方法中，也可以通过改变施加于所述轴部的载荷来进行所述试验体的减速度的波形控制。根据上述本发明的碰撞试验装置及方法，通过向减速装置施加与试验体的行进方向大致垂直的方向的载荷，来控制施加载荷，由此能够容易地控制试验体的减速度，能够容易地进行碰撞的再现。另外，由缓冲器部和制动装置承受碰撞时的冲击，因此即使在缓冲器部使用树脂成形件，缓冲器部的劣化也较少，能够提供可经受重复使用的碰撞试验装置。另外，由于通过制动装置的控制来控制试验体的减速度，因此不需要高精度地制作缓冲器部，能够减少缓冲器部的制作工时，能够减少用于碰撞再现的碰撞试验的次数。另外，通过在制动装置中使用液压缸和伺服阀，能够容易地控制施加于轴部的载荷。另外，通过将制动垫在规定范围内左右对称地配置，能够容易地将载荷施加于轴部。另外，由于施加与试验体的行进方向大致垂直的方向的载荷，因此能够容易地在轴部的延伸方向上配置多个制动装置，能够抑制各制动装置的大型化并增大整体的施加载荷，能够容易地对应各种碰撞试验。另外，通过配置恢复装置，能够容易地将碰撞试验后的轴部推回到初始位置，能够减轻碰撞试验的作业负担。
图1是表示本发明的碰撞试验装置的第一实施方式的整体构成图。图2是图1所示的减速装置的放大图，㈧是侧视图，⑶是图2㈧的B向视图， (C)是图2㈧的C-C向剖视图。图3是表示图1所示的碰撞试验装置的作用的说明图，(A)表示碰撞前的状态，(B) 表示碰撞时的状态，(C)表示碰撞后的状态，(D)表示恢复时的状态。图4是表示再现JIS设定时的波形控制的图，(A)表示电压设定，(B)表示试验结果。图5是表示再现比JIS设定轻的碰撞时的波形控制的图，㈧表示电压设定，⑶ 表示试验结果。图6是表示再现比JIS设定重的碰撞时的波形控制的图，㈧表示电压设定，⑶ 表示试验结果。图7表示再现EC限制时的波形控制的图，(A)表示电压设定，(B)表示试验结果。图8表示本发明的碰撞试验装置的其他实施方式的图，(A)是第二实施方式，(B) 是第三实施方式，(C)是第四实施方式。
标号说明
1…试验体
2…}区动装置
3…减速装置
11"假人
12..座位
13..台车
14..碰撞部
21"圆筒
22..电动机
31"缓冲器部
32..轴部
33..主体部
33a 凸缘部
34..制动装置
34a 制动垫
34b 液压缸
34c 伺服阀
34d 工作流体供给源
34e 供给管路
34f 歧管部件
35..控制装置
36..支承部件
37..恢复装置
37a 导轨
37b 按压部件
37c 促动器
具体实施例方式以下使用图1 图8对本发明的实施方式进行说明。在此，图1是表示本发明的碰撞试验装置的第一实施方式的整体构成图。另外，图2是图1所示的减速装置的放大图， (A)是侧视图，(B)是图2㈧的B向视图，(C)是图2㈧的C-C向剖视图。如图1及图2所示，本发明的碰撞试验装置具有载置有模拟乘员的假人11的试验体1、使试验体1行进的驱动装置2、及使试验体1碰撞而减速的减速装置3，减速装置3具有与试验体1碰撞的缓冲器部31、在前端具有缓冲器部31并且沿试验体1的行进方向延伸的轴部32、支承轴部32的主体部33、在主体部33上配置并向轴部32的外表面施加与试验体1的行进方向大致垂直的方向的载荷的制动装置34、及控制由制动装置34施加的载荷的控制装置35。所述试验体1如图1所示，具有载置假人11的座位12及固定支承座位12的台车13。在台车13的前表面配置有与减速装置3的缓冲器部31碰撞的碰撞部14。碰撞部14 例如由铁板等具有刚性的板材构成。另外，台车13构成为在配置于地面G上的导轨R上行进。在此，在地面G上形成凹处P并在地面G上配置导轨R，也可以在比地面G高的位置配置导轨R。另外，导轨R可以构成为台车13通过车轮卡定，也可以构成为供台车13的车轮嵌合的槽状，在自行式的情况下也可以省略导轨R。所述驱动装置2如图1所示，例如由与台车13连接的钢丝绳(未图示)、可卷绕钢丝绳的圆筒21及使圆筒21旋转的电动机22构成，通过卷绕钢丝绳，使台车13沿导轨R行进，即使试验体1沿导轨R行进。所述驱动装置2例如分别配置在试验体1的行进方向的上游侧和下游侧。下游侧的驱动装置2在使试验体1与减速装置3碰撞时使用，上游侧的驱动装置2在使试验体1返回到初始位置时使用。试验体1的驱动装置2不限于图示，能够适当使用以往使用的构造。所述减速装置3如图2所示，例如以一部分处于凹处P的方式固定在地面G上。在凹处P上配置的减速装置3的下部设置有支承部件36。通过在主体部33上形成的凸缘部 33a上紧固螺栓等连结件而进行所述减速装置3的固定。减速装置3优选以重心配置在地面G上的方式固定。所述缓冲器部31如图2(A)及(B)所示，为在轴部32的前端固定的树脂成形件。 通过所述缓冲器部31来缓和试验体1和减速装置3在碰撞时的冲击。所述缓冲器部31的直径大小、轴方向长度、整体的形状、树脂的种类等能够根据要再现的碰撞适当改变。例如向在中心部形成的开口部插入螺栓等连结件而在轴部32的前端固定缓冲器部31。所述轴部32如图2(A)及(C)所示，形成沿试验体1的行进方向延伸的四棱柱形状。对于该四棱柱的侧面，由于由制动装置34施加使试验体1减速的载荷，因此轴部32被以其剖面的对角线与平行于地面G的方向和与之垂直的方向一致的方式支承于主体部33。 轴部32的长度、剖面面积能够根据要再现的碰撞试验适当设计变更，例如轴部32的长度设定为100 200cm左右，轴部32的剖面面积设定为50 100cm2左右。轴部32的形状不限于图示的形状，也可以为圆柱形状、三棱柱形状、五棱柱以上的多棱柱形状等，也可以在表面形成用于提高摩擦力的槽、凹处。所述主体部33如图2(A)及(C)所示，沿试验体1的行进方向可滑动地支承轴部 32。另外，沿主体部33的长边方向配置多个制动装置34。在制动装置34的配置位置，直到轴部32的外表面露出的位置为止形成开口部。另外，在主体部33的后部配置将碰撞试验后的轴部32推回到初始位置的恢复装置37。恢复装置37例如由沿轴部32配置的导轨37a、配置在导轨37a的按压部件37b、 及使按压部件37b移动的促动器37c构成。因此，恢复装置37使按压部件37b与轴部32 的后端抵接而进行按压，从而能够使轴部32向前方移动。恢复装置37不限于该构成，也可以是使用齿条/小齿轮机构、主轴的构成。通过配置该恢复装置37，能够容易地将碰撞试验后的轴部32推回到初始位置，能够减轻碰撞试验的作业负担。所述制动装置34如图2 (C)所示，例如具有按压在轴部32的外表面的制动垫34a、 使制动垫3 动作的液压缸34b、及控制液压缸34b的流体的伺服阀34c。制动垫3 配置于液压缸34b的活塞的前端，构成为可在形成于主体部33的开口部内滑动。另外，制动垫3 例如由树脂固定多种材料、或烧结而成形，使用耐磨损性优良的材料。另外，制动垫3 如图2(C)所示，相对于轴部32的外周方向，在设顶部为0°的情况下，在约45°和约315°的位置左右对称地配置。这是为了使制动垫3 垂直地与轴部32的外表面抵接。因此，该制动垫34a的位置根据轴部32的形状、配置适当变更，例如在0 90°的范围和270 360°的范围左右对称地配置。在轴部32为圆柱形状的情况下，制动垫34a的表面形成为可与轴部32的外表面进行面接触的曲面即可。液压缸34b例如为液压缸、气缸，利用经由伺服阀3 供给的工作流体驱动活塞。 从工作流体供给源34d经由供给管路3 及歧管部件34f向液压缸34b供给工作流体。歧管部件34f及主体部33上形成有用于向液压缸34b供给工作流体的流路(歧管)。伺服阀3 配置在供给管路3 和歧管部件34f之间，控制供给到液压缸34b的工作流体的流量。伺服阀3 基于从控制装置35向伺服电动机传递的控制信号被控制开闭。如图2㈧及⑶所示，液压缸34b在单侧分别配置四个(合计八个)，歧管部件 34f及伺服阀；Mc在前后配置二个。并且，前段的歧管部件34f及伺服阀；Mc向前段二列的四个液压缸34b供给工作流体，后段的歧管部件34f及伺服阀34c向后段二列的四个液压缸34b供给工作流体。因此，图示的制动装置34形成分割为前段和后段的构成，分别可单独控制地构成。即，制动装置34沿轴部32的延伸方向配置多个。所述构成仅是一例，也可以对每列构成制动装置拟，也可以对每个液压缸34b构成制动装置34。所述控制装置35如图1所示，与驱动装置2的电动机22、减速装置3的伺服阀 34c、恢复装置37的促动器37c等电连接，向这些设备传递控制信号。所述控制装置35例如与未图示的计算机连接，构成为可设定各种条件。另外，控制装置35也可以构成为可接收来自在试验体1、假人11、减速装置3等配置的加速度计、压力计等计测设备的信号。所述计测结果向与控制装置35连接的计算机传递并作为分析/评价的基础数据使用。接着，对上述碰撞试验装置的作用进行说明。在此，图3是表示图1所示的碰撞试验装置的作用的说明图，(A)表示碰撞前的状态，(B)表示碰撞时的状态，(C)表示碰撞后的状态，(D)表示恢复时的状态。如图3(A)所示，对于碰撞试验即将开始前的减速装置3，轴部32配置在最上游的位置，恢复装置37的按压部件37b变为退避到不与轴部32接触的位置的状态。另外，制动装置34预备试验体1的碰撞而在将规定载荷施加于轴部32的状态下待机。该状态下，使驱动装置2动作而使试验体1在导轨R上行进。变为规定速度后使驱动装置2停止，利用惯性力使试验体1以规定速度与减速装置3的缓冲器部31碰撞。如图3(B)所示，试验体1与减速装置3的缓冲器部31碰撞时，缓冲器部31以被压缩变形并缓和冲击的方式作用。另外，在轴部32上，构成为由制动装置34与时间经过一致地施加规定载荷，利用所述载荷将轴部32制动，试验体1以规定波形减速。如图3 (C)所示，碰撞后，轴部32仅压入一定距离而停止，试验体1在被缓冲器部 31的斥力向上游侧推回的位置停止。此时，优选在试验体1的减速大致结束的阶段暂时结束轴部32的制动，即，优选将制动装置34的制动垫3 从轴部32暂时分离。通过所述操作，能够减轻在使试验体1停止时产生的对碰撞试验装置的负荷。并且，在试验体1从缓冲器部31分离的阶段，再次向轴部32按压制动垫3 而使轴部32停止。其后，通过使上游侧的驱动装置2动作，能够使试验体1向上游侧移动而返回到初始位置。
如图3 (D)所示，使减速装置3返回到初始状态时，使恢复装置37动作而使按压部件37b与轴部32的后端抵接，将轴部32向前方押入即可。其后，通过使按压部件37b退避， 能够返回到图3 (A)所示的初始状态(碰撞试验开始前的状态)。如上所述，通过使用本发明的碰撞试验装置的第一实施方式，能够容易地实施碰撞试验方法，该碰撞试验方法使载置有模拟乘员的假人11的试验体1与减速装置3碰撞， 从而观测假人11的状况、负荷，其特征在于，减速装置3具有与试验体1碰撞的缓冲器部31 及在前端具有缓冲器部31并沿试验体1的行进方向延伸的轴部32，向轴部32的外表面施加与试验体1的行进方向大致垂直的方向的载荷，从而使试验体1减速。另外，根据上述的碰撞试验装置及碰撞试验方法，向减速装置3施加与试验体1的行进方向大致垂直的方向的载荷，从而控制施加载荷，由此能够容易地控制试验体1的减速度，能够容易地进行碰撞的再现。另外，由缓冲器部31和制动装置34承受碰撞时的冲击， 因此即使对缓冲器部31使用树脂成形件，缓冲器部31的劣化也较少，能够提供可经受反复使用的碰撞试验装置。另外，通过制动装置34的控制来控制试验体1的减速度，因此不需要高精度地制作缓冲器部31，能够减少缓冲器部31的制作工时，能够减少用于碰撞的再现的碰撞试验的次数。接着，对试验体1的减速度的波形控制进行说明。此处，图4是表示再现JIS设定时的波形控制的图，(A)表示电压设定，(B)表示试验结果。在图4(A)中，横轴表示时间 (msec)，纵轴表示指令电压(V)，在图4(B)中，横轴表示时间(msec)，纵轴表示减速度(m/
S )。在图4(B)中，阴影区域表示JISD4604中记载的动载荷试验的台车的减速度的允许范围。S卩，在JISD4604中记载的条件下进行碰撞试验的情况下，必须使试验体1的减速度处于该允许范围内。为了满足所述条件，如图4(A)所示，控制伺服阀34c。例如到约50msec为止阶段性地使指令电压上升，仅在数十msec程度的一定时间维持峰值后，缓慢地使指令电压下降到约100msec程度为止，仅在约20msec期间使指令电压反转，其后，使指令电压维持一定。 这样，通过控制图1及图2所示的制动装置34的指令电压，能够获得图4(B)所示的试验结果。这意味着，通过控制制动装置34的指令电压，能够使向轴部32施加的载荷变化，能够进行试验体1的减速度的波形控制。另外，如图5 图7所示，在本发明的碰撞试验装置中，能够通过改变电压设定来再现各种碰撞。在此，图5是表示再现比JIS设定轻的碰撞时的波形控制的图，(A)表示电压设定，(B)表示试验结果。在图5(A)中，横轴表示时间(msec)，纵轴表示指令电压(V)，在图5⑶中，横轴表示时间(msec)，纵轴表示减速度(m/s2)。在所述碰撞再现时，如图5(A)所示，控制伺服阀3 即可。例如，以在约20msec 上升至最大值的约50%左右、在约50msec成为最大值的方式使指令电压缓慢上升，到约 90msec为止使指令电压大致为一定或略减后，使指令电压缓慢下降，仅在约20msec期间使指令电压反转后，将指令电压维持一定。这样，控制制动装置34的指令电压，由此如图5(B) 所示，虽然减速度的数值不大，但能够再现在比较长的时间产生大致一定的减速度的轻碰撞状态。
图6表示再现比JIS设定重的碰撞时的波形控制的图，㈧表示电压设定，⑶表示试验结果。在图6(A)中，横轴表示时间(msec)，纵轴表示指令电压(V)，在图6(B)中，横轴表示时间(msec)，纵轴表示减速度(m/s2)。所述碰撞状态是再现对假人11产生的加速度、载荷比JIS设定大的情况。该情况下，如图5(B)所示，减速度在比较早的阶段迎来峰值，其后缓慢下降。为了获得所述试验结果，制动装置34的指令电压如图6 (A)所示，设定为维持与再现JIS设定时大致相同的形态并且指令电压的最大值变大。另外，图7是表示再现EC限制时的波形控制的图，(A)表示电压设定，⑶表示试验结果。在图7(A)中，横轴表示时间(msec)、纵轴表示指令电压(V)，在图7(B)中，横轴表示时间(msec)，纵轴表示减速度(m/s2)。图7 (B)图示了 ECER16 (欧洲经济委员会第16规则)，在该规则中，与JIS的条件不同，减速度的上升较快，减速度也设定得较大，减速度收敛的时间也设定得较短。并且，以试验结果收敛于图7(B)中阴影的允许范围内的方式，如图7(A)所示进行电压设定。制动装置；34的指令电压例如在约20msec上升，在约50msec取最大值，在约70msec使指令电压急剧下降。通过该电压设定，能够获得图7(B)所示的试验结果。上述图4 图7的内容是减速度的波形控制的一例，不限于此，能够根据求取的减速度设定各种指令电压。因此，根据本发明的碰撞试验装置及碰撞试验方法，能够以制动装置34的指令电压进行减速度的波形控制，因此取得能够容易地进行电压设定、数据的积累容易、模拟容易等优良效果，能够容易地进行碰撞的再现。另外，通过对于前后段的制动装置34或个别的制动装置34进行不同的电压设定，也能够进行更细的控制。最后，对于本发明的碰撞试验装置的其他的实施方式进行说明。在此，图8是表示本发明的碰撞试验装置的其他实施方式的图，(A)是第二实施方式，(B)是第三实施方式， (C)是第四实施方式。对与上述第一实施方式相同的构成部件标注相同标号，省略重复的说明。图8 (A)所示的第二实施方式是如下的实施方式在前段及后段的制动装置34的每一个中，对前列的液压缸34b’采用容量比后列的液压缸34b小的液压缸。这样，在前列的液压缸34b’和后列的液压缸34b之间对气缸容量赋予变化，由此能够实现复杂或细微的载荷控制。图8(B)所示的第三实施方式仅配置一组制动装置34。一组在此是指具有四个液压缸34b和一个伺服阀3 的制动装置34的组合，但不限于此。另外，在第三实施方式中， 由于轴部32长度较短而省略恢复装置37。因此，在所述实施方式中，在轴部32恢复时作业者通过手动将轴部32向前方压入。制动装置34的组数及一组的组合内容根据液压缸34b 的容量、试验体1的重量及速度、必要的载荷或减速度等条件适当变更。图8 (C)所示的第四实施方式是将液压缸34b在主体部33的两侧左右对称地配置的实施方式。即，液压缸34b相对于轴部32的外周方向，在设顶部为0°的情况下，在90° 和270°的位置左右对称地配置。另外，轴部32为以虚线图示的四棱柱形状的情况下，构成为轴部32的外表面沿与地面G平行的方向和与之垂直的方向配置。即使在所述实施方式中，也起到与第一实施方式同样的效果。当然，本发明不限于上述实施方式，也可以将第一实施方式 第四实施方式适当组合使用等，在不脱离本发明的主旨的范围内可进行各种变更。
权利要求
1.一种碰撞试验装置，具有载置有模拟乘员的假人的试验体、使该试验体行进的驱动装置、及使所述试验体碰撞而减速的减速装置，其特征在于，所述减速装置具有与所述试验体碰撞的缓冲器部、在前端具有该缓冲器部并沿所述试验体的行进方向延伸的轴部、支承该轴部的主体部、配置于该主体部并将与所述试验体的行进方向大致垂直的方向的载荷施加于所述轴部的外表面的制动装置、及控制由该制动装置施加的载荷的控制装置。
2.如权利要求1所述的碰撞试验装置，其特征在于，所述制动装置具有按压在所述轴部的外表面的制动垫、使该制动垫动作的液压缸、及控制该液压缸的流体的伺服阀。
3.如权利要求2所述的碰撞试验装置，其特征在于，所述制动垫相对于所述轴部的外周方向，在设顶部为0°的情况下，在0 90°的范围和270 360°的范围内左右对称地配置。
4.如权利要求1所述的碰撞试验装置，其特征在于，所述制动装置在所述轴部的延伸方向上配置有多个。
5.如权利要求1所述的碰撞试验装置，其特征在于，具有将碰撞试验后的所述轴部推回到初始位置的恢复装置。
6.一种碰撞试验方法，通过使载置有模拟乘员的假人的试验体与减速装置碰撞，来观测所述假人的状况、负荷，其特征在于，所述减速装置具有与所述试验体碰撞的缓冲器部、及在前端具有该缓冲器部并沿所述试验体的行进方向延伸的轴部，通过将与所述试验体的行进方向大致垂直的方向的载荷施加于该轴部的外表面而使所述试验体减速。
7.如权利要求6所述的碰撞试验方法，其特征在于，通过改变施加于所述轴部的载荷来进行所述试验体的减速度的波形控制。
全文摘要
提供一种能够容易地进行碰撞的再现的碰撞试验装置及碰撞试验方法。本发明的碰撞试验装置具有载置有模拟乘员的假人(11)的试验体(1)、使试验体(1)行进的驱动装置(2)、及使试验体(1)碰撞而减速的减速装置(3)，减速装置(3)具有与试验体(1)碰撞的缓冲器部(31)、在前端具有缓冲器部(31)并沿试验体(1)的行进方向延伸的轴部(32)、支承轴部(32)的主体部(33)、配置在主体部(33)并将与试验体(1)的行进方向大致垂直的方向的载荷施加于轴部(32)的外表面的制动装置(34)、及控制由制动装置(34)施加的载荷的控制装置(35)。
文档编号G01M7/08GK102192827SQ20111003305
公开日2011年9月21日 申请日期2011年1月28日 优先权日2010年2月3日
发明者加美山操, 植松克己, 正木直绍, 神鸟浩朗, 长田有司 申请人:高田株式会社