特許 6170758 停止材の強度評価治具

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6170758

(24)【登録日】2017年7月7日

(45)【発行日】2017年7月26日

(54)【発明の名称】停止材の強度評価治具

(51)【国際特許分類】

   G01N 3/04 20060101AFI20170713BHJP

【ＦＩ】

   G01N3/04 P

【請求項の数】6

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2013-134737(P2013-134737)

(22)【出願日】2013年6月27日

(65)【公開番号】特開2015-10865(P2015-10865A)

(43)【公開日】2015年1月19日

【審査請求日】2016年6月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】390010054

【氏名又は名称】コイト電工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104237

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 秀昭

(74)【代理人】

【識別番号】100084261

【弁理士】

【氏名又は名称】笹井 浩毅

(72)【発明者】

【氏名】長尾 裕

(72)【発明者】

【氏名】三差 常弘

【審査官】 渡邊 吉喜

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−２７５６７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６４−０５９０３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０１３７４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３４９６４１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ３／００−３／６２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

衝突時に負荷される動荷重を再現する動荷重試験装置で使用する線状の停止材について、その強度を既存の引張試験機で予め測定する際に、前記動荷重試験装置における停止材の配置を再現するために用いる強度評価治具であって、
前記動荷重試験装置は、供試体を搭載したスレッドを所定速度まで加速させた後、該スレッドを複数の停止材に順次衝突させて急停止させることにより、前記スレッドに動荷重を付与するものであり、
前記停止材は、前記スレッドの前方に対向する水平な両側方向に延び、かつ前後に複数並べて配置され、両端がそれぞれ掛止された状態から離脱可能であり、前記スレッドの前方が順次衝突した際に、その衝撃力を吸収しながら塑性変形しつつ両端が掛止された状態から離脱する状態に配置され、
前記引張試験機は、固定側の掴み具と、これに対向して近接ないし離隔可能な移動側の掴み具とにより、試験体の両端をそれぞれ把持した状態で、移動側の掴み具を固定側の掴み具に対して離隔させることにより、試験体に引張荷重を付与するものであり、
前記固定側の掴み具で一端側が把持される基体を備え、該基体に前記停止材の一端を前記動荷重試験装置における配置と同じ状態に掛止する係止部が設けられ、該係止部に前記停止材の一端を掛止し、かつ前記基体の一端側を前記固定側の掴み具で把持すると共に、前記停止材の他端を前記移動側の掴み具で把持した状態で用いることを特徴とする停止材の強度評価治具。

【請求項2】

前記係止部は、前記基体の正面壁に一対のローラーを回転可能に軸支して成り、各ローラーは、前記基体の正面壁上で引張荷重の付与方向に互いに前記停止材の少なくとも直径分の距離を隔てて配置され、
前記停止材は、その軸心が引張荷重の付与方向に伸ばされ、一端が前記各ローラー間に巻き付くと共に、所定長さ分だけ外側のローラーより伸び出る状態に掛止されることを特徴とする請求項１に記載の停止材の強度評価治具。

【請求項3】

前記基体の正面壁上に、前記停止材に引張荷重が付与された際に、塑性変形しつつ各ローラー間から離脱する停止材の一端の挙動を所定範囲内に規制するためのガイドを突設したことを特徴とする請求項１または２に記載の停止材の強度評価治具。

【請求項4】

前記基体は、前記正面壁の両側で引張荷重の付与方向と平行に延びる両側壁を備え、該両側壁の少なくとも一方に、前記停止材に引張荷重が付与された際に、塑性変形しつつ各ローラー間から離脱する停止材の一端が挿通可能なスリットを設けたことを特徴とする請求項１，２または３に記載の停止材の強度評価治具。

【請求項5】

前記基体の正面壁上に、前記停止材の少なくとも直径分だけ間隔を空けて覆う蓋板を被せることを特徴とする請求項１，２，３または４に記載の停止材の強度評価治具。

【請求項6】

前記蓋板の一部に、前記停止材の一端の挙動を外部より観察可能な開口部を設けたことを特徴とする請求項５に記載の停止材の強度評価治具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、衝突時に負荷される動荷重を再現する動荷重試験装置で使用する線状の停止材について、その強度を既存の引張試験機で予め測定する際に、前記動荷重試験装置における停止材の配置を再現するために用いる強度評価治具に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、乗物用の座席には安全性を確保するための安全基準が定められており、座席の技術開発に際しては、様々な観点から各種試験を行い、試験結果のデータを解析して、安全基準を満たす必要があった。各種試験のうち、衝突事故の際の生存率を高めることを目的とする動荷重試験では、人体ダミーを使用して実際の事故発生時に近い状態を再現するように実施されていた。

【0003】

動荷重試験を行う装置としては、例えば自動車衝突事故を再現するために、特許文献１に記載されたものが知られている。この特許文献１に記載された技術では、スレッド上に座席を固定してダミーを座らせ、このスレッドを発射用駆動装置により駆動したり、ダミーの足が載るトーボード支持台を油圧シリンダ（トーボード駆動装置）により前後に移動可能に構成している。

【0004】

特許文献１に記載された技術は、スレッドの駆動系が複雑であり、非常にコストを要するものであった。そこで、簡易に動荷重試験を行う装置として、例えば航空機の離着陸時事故を再現するために、スレッドを錘の落下運動を利用してレール上を加速させる装置も知られている。加速させたスレッドは、複数のワイヤーである停止材に順次衝突させることによって急停止させ、スレッド上の供試体に加速度を付与する。ここでスレッドは、その前方の両側部が停止材に対して同時に衝突するように設定されていた。

【0005】

このような装置では、複数の停止材が前後に並べられており、各々の停止材が衝撃を受け止めて変形しつつ長手方向に逃がすことにより、衝突時に付与される動荷重を測定することが可能であった。測定された動荷重の経時的な変化は、解析装置により加速度波形としてグラフ化されるが、この加速度波形を、予め規定された理想波形（図１０参照）に如何に近づけるかが重要となる。また、実際の動荷重試験で得られた加速度波形の形状については、当該試験が有効と見なされるための厳しい条件が幾つか課せられていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００２−０６２２３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

前述した錘の落下運動を利用する動荷重試験装置では、スレッドに衝突した停止材が抜ける際の抵抗力がそのまま停止力となる。よって、必要な加速度を得るためには、停止材の長さや本数、配置によって調整されていた。このように、実験の結果得られる加速度波形を前述した理想波形に近づけるには、停止材の長さや本数、配置に関する条件出しが重要となる。

【0008】

ところで、停止材は使い捨ての消耗品であり、無くなれば新たに購入するものである。ここで同じ規格の停止材を購入したとしても、その度に通常は生産ロットが違うため、実際の強度には微妙な変化が生じていた。これにより、条件出しを同一としても停止材の強度差異の影響により、実際に得られる加速度波形の形状が異なることがある。よって、停止材の実際の強度は停止材の条件出しを行う上で重要となるが、停止材の購入時に添付されているＭＩＬシートだけで判断するのは困難であった。

【0009】

そのため、停止材の条件出しを行う場合には、動荷重試験装置をそのまま利用した試験を実施し、加速させたスレッドを停止材に衝突させることで得られる波形の値から実際の強度を計測していた。かかる試験は大掛かりとなり、多くの時間と多額の費用が発生するという問題があった。また、実際に動荷重試験装置を動かさなくてはいけないため、繰り返し何度も試験を行うことは困難であり、１回の試験だけで得られた値は信憑性に乏しかった。これにより、実際の動荷重試験の結果に関する精度も低下する虞があった。

【0010】

本発明は、以上のような従来の技術の有する問題点に着目してなされたものであり、動荷重試験装置で利用する停止材の強度評価を行う上で、動荷重試験装置を利用した大掛かりな試験を行うことなく、既存の引張試験機を利用した簡易な準備で正確な強度評価を行うことを可能とし、準備時間やコストを大幅に削減することができると共に、評価回数も短時間で数多くできることにより、実際の動荷重試験による誤差も低減することができる停止材の強度評価治具を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0011】

前述した目的を達成するための本発明の要旨とするところは、以下の各項の発明に存する。
［１］衝突時に負荷される動荷重を再現する動荷重試験装置（１０）で使用する線状の停止材（４０）について、その強度を既存の引張試験機（１２０）で予め測定する際に、前記動荷重試験装置（１０）における停止材（４０）の配置を再現するために用いる強度評価治具（１００）であって、
前記動荷重試験装置（１０）は、供試体を搭載したスレッド（２０）を所定速度まで加速させた後、該スレッド（２０）を複数の停止材（４０）に順次衝突させて急停止させることにより、前記スレッド（２０）に動荷重を付与するものであり、
前記停止材（４０）は、前記スレッド（２０）の前方に対向する水平な両側方向に延び、かつ前後に複数並べて配置され、両端がそれぞれ掛止された状態から離脱可能であり、前記スレッド（２０）の前方が順次衝突した際に、その衝撃力を吸収しながら塑性変形しつつ両端が掛止された状態から離脱する状態に配置され、
前記引張試験機（１２０）は、固定側の掴み具（１２１）と、これに対向して近接ないし離隔可能な移動側の掴み具（１２２）とにより、試験体の両端をそれぞれ把持した状態で、移動側の掴み具（１２２）を固定側の掴み具（１２１）に対して離隔させることにより、試験体に引張荷重を付与するものであり、
前記固定側の掴み具（１２１）で一端側が把持される基体（１０１）を備え、該基体（１０１）に前記停止材（４０）の一端を前記動荷重試験装置（１０）における配置と同じ状態に掛止する係止部（１１１，１１２）が設けられ、該係止部（１１１，１１２）に前記停止材（４０）の一端を掛止し、かつ前記基体（１０１）の一端側を前記固定側の掴み具（１２１）で把持すると共に、前記停止材（４０）の他端を前記移動側の掴み具（１２２）で把持した状態で用いることを特徴とする停止材（４０）の強度評価治具（１００）。

【0012】

［２］前記係止部（１１１，１１２）は、前記基体（１０１）の正面壁（１０２）に一対のローラー（１１１，１１２）を回転可能に軸支して成り、各ローラー（１１１，１１２）は、前記基体（１０１）の正面壁（１０２）上で引張荷重の付与方向に互いに前記停止材（４０）の少なくとも直径分の距離を隔てて配置され、
前記停止材（４０）は、その軸心が引張荷重の付与方向に伸ばされ、一端が前記各ローラー（１１１，１１２）間に巻き付くと共に、所定長さ分だけ外側のローラー（１１２）より伸び出る状態に掛止されることを特徴とする前記［１］に記載の停止材（４０）の強度評価治具（１００）。

【0013】

［３］前記基体（１０１）の正面壁（１０２）上に、前記停止材（４０）に引張荷重が付与された際に、塑性変形しつつ各ローラー（１１１，１１２）間から離脱する停止材（４０）の一端の挙動を所定範囲内に規制するためのガイド（１１３）を突設したことを特徴とする前記［１］または［２］に記載の停止材（４０）の強度評価治具（１００）。

【0014】

［４］前記基体（１０１）は、前記正面壁（１０２）の両側で引張荷重の付与方向と平行に延びる両側壁（１０３，１０４）を備え、該両側壁（１０３，１０４）の少なくとも一方に、前記停止材（４０）に引張荷重が付与された際に、塑性変形しつつ各ローラー（１１１，１１２）間から離脱する停止材（４０）の一端が挿通可能なスリット（１０４ａ）を設けたことを特徴とする前記［１］，［２］または［３］に記載の停止材（４０）の強度評価治具（１００）。

【0015】

［５］前記基体（１０１）の正面壁（１０２）上に、前記停止材（４０）の少なくとも直径分だけ間隔を空けて覆う蓋板（１１４）を被せることを特徴とする前記［１］，［２］，［３］または［４］に記載の停止材（４０）の強度評価治具（１００）。

【0016】

［６］前記蓋板（１１４）の一部に、前記停止材（４０）の一端の挙動を外部より観察可能な開口部（１１６ａ，１１６ｂ）を設けたことを特徴とする前記［５］に記載の停止材（４０）の強度評価治具（１００）。

【0017】

次に、前述した解決手段に基づく作用を説明する。
前提となる動荷重試験装置（１０）について概説すれば、動荷重試験を行うには、供試体を搭載したスレッド（２０）を所定速度まで加速させる。ここで所定速度は、動荷重試験において要求される最大衝撃力等を元にして予め算出する。そして、前記スレッド（２０）が所定速度に達した後、該スレッド（２０）を複数の停止材（４０）に順次衝突させて急停止させることにより、スレッド（２０）に所望の条件を満たす動荷重を付与する。

【0018】

複数の停止材（４０）は、スレッド（２０）の前方が対向する水平な両側方向に沿って延ばし、かつ前後に複数並べて配置させる。ここで各停止材（４０）は、両端がそれぞれ掛止された状態から離脱可能に配置され、スレッド（２０）の前方が順次衝突した際に、その衝撃力を吸収しながら塑性変形しつつ両端が掛止された状態から離脱する。この離脱時の抵抗力が停止力に置き換えられて、スレッド（２０）が進行するにつれ接触する停止材（４０）の本数が増え、停止力が増大していく。

【0019】

停止機構により付与された動荷重の経時的な変化は、例えば解析装置により加速度波形としてグラフ化される。かかる加速度波形を、予め規定された理想波形に如何に近づけるかが重要となる。停止材（４０）の本数や長さによって、得られる加速度波形の形状が調整されるが、停止材（４０）は使い捨ての消耗品であり、新たに購入した停止材（４０）を使用する場合には、たとえ同じ規格であっても、生産ロットが違うと実際の強度が異なるため、予め停止材（４０）の強度を測定しておく必要があった。

【0020】

かかる停止材（４０）の強度測定に際して、従来は動荷重試験装置（１０）そのものを使って試験を実施し、その結果得られた波形の値から強度を計測していたが、本発明ではこのような大掛かりな試験を実施することはない。すなわち、前記［１］に記載の強度評価治具（１００）を用いることにより、既存の小型な引張試験機（１２０）による引張試験を行うだけで、簡易かつ正確な停止材（４０）の強度評価を容易に行うことができる。

【0021】

引張試験機（１２０）は、固定側の掴み具（１２１）と、これに対向して近接ないし離隔可能な移動側の掴み具（１２２）とにより、試験体の両端をそれぞれ把持した状態で、移動側の掴み具（１２２）を固定側の掴み具（１２１）に対して離隔させることにより、試験体に引張荷重を付与する。かかる引張試験機（１２０）自体の構成は公知であり、前述の動荷重試験装置（１０）に比較すると規模も小さく構成も簡易である。

【0022】

そして、強度評価治具（１００）は、前記引張試験機（１２０）の固定側の掴み具（１２１）で一端側が把持される基体（１０１）を備え、該基体（１０１）に前記停止材（４０）の一端を前記動荷重試験装置（１０）における配置と同じ状態に掛止する係止部（１１１，１１２）が設けられている。この係止部（１１１，１１２）により、前記動荷重試験装置（１０）の試験時における停止材（４０）の実際の配置を再現することができる。

【0023】

すなわち、係止部（１１１，１１２）に停止材（４０）の一端を掛止し、かつ基体（１０１）の一端側を固定側の掴み具（１２１）で把持すると共に、停止材（４０）の他端を移動側の掴み具（１２２）で把持した状態で、通常の引張試験を行う。これにより、動荷重試験装置（１０）による試験と同じ条件で停止材（４０）の強度を計測することができる。

【0024】

前記［２］に記載の強度評価治具（１００）によれば、係止部（１１１，１１２）は、基体（１０１）の正面壁（１０２）に一対のローラー（１１１，１１２）を回転可能に軸支して成り、各ローラー（１１１，１１２）は、基体（１０１）の正面壁（１０２）上で引張荷重の付与方向に互いに停止材（４０）の少なくとも直径分の距離を隔てて配置されている。

【0025】

そして、停止材（４０）は、その軸心が引張荷重の付与方向に伸ばされ、一端が各ローラー（１１１，１１２）間に巻き付くと共に、所定長さ分だけ外側のローラー（１１２）より伸び出る状態に掛止される。かかる状態は、動荷重試験装置（１０）による試験時の配置と同じとなる。

【0026】

前記［３］に記載の強度評価治具（１００）によれば、基体（１０１）の正面壁（１０２）上に、停止材（４０）に引張荷重が付与された際に、塑性変形しつつ各ローラー（１１１，１１２）間から離脱する停止材（４０）の一端の挙動を所定範囲内に規制するためのガイド（１１３）を突設した。これにより、停止材（４０）の不必要な動きを抑えることができる。

【0027】

前記［４］に記載の強度評価治具（１００）によれば、基体（１０１）は、引張荷重の付与方向と平行に延びる両側壁（１０３，１０４）を備え、両側壁（１０３，１０４）の少なくとも一方に、停止材（４０）に引張荷重が付与された際に、塑性変形しつつ各ローラー（１１１，１１２）間から離脱する停止材（４０）の一端が挿通可能なスリット（１０４ａ）を設けた。これにより、停止材（４０）の挙動による側壁（１０３，１０４）との干渉を回避することができる。

【0028】

前記［５］に記載の強度評価治具（１００）によれば、基体（１０１）の正面壁（１０２）上に、停止材（４０）の少なくとも直径分だけ間隔を空けて覆う蓋板（１１４）を被せる。これにより、停止材（４０）が各ローラー（１１１，１１２）間から離脱する前に、ローラー（１１１，１１２）の上端から外れてしまう事態を防止することができる。

【0029】

前記［６］に記載の強度評価治具（１００）によれば、蓋板（１１４）の一部に、停止材（４０）の一端の挙動を外部より観察可能な開口部（１１６ａ，１１６ｂ）を設けた。これにより、基体（１０１）の正面側が蓋板（１１４）で覆われても、その内側の停止材（４０）の挙動を確認することができる。

【発明の効果】

【0030】

本発明に係る停止材の強度評価治具によれば、動荷重試験装置で利用する停止材の強度評価を行う上で、動荷重試験装置を利用した大掛かりな試験を実施することなく、既存の引張試験機を利用した簡易な準備で正確な強度評価を行うことが可能となり、準備時間やコストを大幅に削減することができると共に、評価回数も短時間で数多くできることにより、実際の動荷重試験による誤差も低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】本発明の実施の形態に係る強度評価治具を示す正面図である。

【図2】本発明の実施の形態に係る強度評価治具を示す側面図である。

【図3】本発明の実施の形態に係る強度評価治具を示す平面図である。

【図4】本発明の実施の形態に係る強度評価治具を用いる引張試験機の一連の動作を示す正面図である。

【図5】本発明の実施の形態に係る強度評価治具を用いる引張試験機の一連の動作を示す斜視図である。

【図6】本発明の実施の形態に係る強度評価治具を用いる引張試験機の一連の動作中における停止部材の挙動を示す正面図である。

【図7】本発明の実施の形態に係る動荷重試験装置を概略的に示す平面図である。

【図8】本発明の実施の形態に係る動荷重試験装置を概略的に示す側面図である。

【図9】本発明の実施の形態に係る動荷重試験装置の試験において停止材における動荷重の働き方を示す説明図である。

【図10】本発明の実施の形態に係る動荷重試験装置の試験における動荷重の経時的な変化を示すグラフの理想波形である。

【発明を実施するための形態】

【0032】

以下、図面に基づき本発明を代表する一実施の形態を説明する。
図１〜図６は、本発明の一実施の形態に係る強度評価治具１００を示している。
本実施の形態に係る強度評価治具１００は、衝突時に負荷される動荷重を再現する動荷重試験装置１０で使用する線状の停止材４０について、その強度を既存の引張試験機１２０で予め測定する際に、前記動荷重試験装置１０における停止材４０の配置を再現するために用いるものである。

【0033】

図１に示すように、強度評価治具１００は、正面視で上下方向に長い矩形ブロック状の基体１０１を備えている。基体１０１は、正面壁１０２の両端側に、引張荷重の付与方向（上下方向）と平行に延びる両側壁１０３，１０４が設けられ、正面壁１０２の下端側には、底面壁１０５が設けられている。基体１０１の一端側となる底面壁１０５には、その外側中央より下方に真っ直ぐ延出する被挟持片１０６が一体に設けられている。なお、正面壁１０２および両側壁１０３，１０４の上端側は開口している。

【0034】

基体１０１の正面壁１０２には、停止材４０の一端を動荷重試験装置１０における配置と同じ状態に掛止する係止部が設けられている。停止材４０は、詳しくは後述するが軟鋼線材のワイヤーであり、前記係止部は、停止材４０の端部を引っ掛ける一対のローラー１１１，１１２から成る。各ローラー１１１，１１２は、基体１０１の他端側（上端側）にて正面壁１０２に対して垂直に回転可能に軸支されている。このローラー１１１，１１２間に停止材４０の一端は巻き付くように掛止される。なお、動荷重試験装置１０についても詳しくは後述する。

【0035】

各ローラー１１１，１１２は、基体１０１の正面壁１０２上にて、停止材４０の軸方向の延びる直線上に並ぶように軸支されている。ここで停止材４０の軸方向は、次述する引張試験機１２０における引張荷重の付与方向と一致しており、各ローラー１１１，１１２は、前記正面壁１０２上で引張荷重の付与方向に互いに停止材４０の少なくとも直径分の距離を隔てて配置されている。ここでの隙間は、実際には停止材４０の直径より若干広めに設定されている。図６（ａ）に示すように、停止材４０の一端は、各ローラー１１１，１１２間に巻き付けられるように、一部が山型形状に予め曲げ加工されている。ここで停止材４０の一端は、所定長さ分だけ外側（図中で下側）のローラー１１２より伸び出る状態に掛止される。

【0036】

また、基体１０１の正面壁１０２上には、前記外側のローラー１１２の下方にて矩形の頂点上に並ぶボルト１１３が突設されている。各ボルト１１３は、停止材４０に引張荷重が付与された際に、塑性変形しつつ各ローラー１１１，１１２間から離脱する停止材４０の一端の挙動を所定範囲内に規制するためのガイドである。なお、各ボルト１１３は、後述する蓋板１１４を取り付ける役割も果たしている。

【0037】

図２に示すように、基体１０１の側壁１０４には、停止材４０に引張荷重が付与された際に、塑性変形しつつ各ローラー１１１，１１２間から離脱する停止材４０の一端が挿通可能なスリット１０４ａが設けられている。このスリット１０４ａは、停止材４０の外径より若干大きな幅で引張荷重が付与方向である上下方向に延びるように穿設されている。なお、正面壁１０２上における各ローラー１１１，１１２の配置に応じて、一方の側壁１０４ではなく他方の側壁１０３に設けたり、あるいは両側壁１０３，１０４にそれぞれ設けても良い。

【0038】

また、図２および図３に示すように、基体１０１の正面壁１０２上には、蓋板１１４が被せられている。蓋板１１４は、停止材４０を各ローラー１１１，１１２間に掛止した後、停止材４０が外れないように上から被せるものであり、正面壁１０２に対して停止材４０の少なくとも直径分だけ間隔を空けて覆うように取り付けられる。ここでの隙間は、実際には停止材４０の直径より若干広めに設定されている。かかる蓋板１１４は、正面壁１０２の一端側にネジ止めする一対のボルト１１５，１１５と前記各ボルト１１３によって取り付けられる。

【0039】

前記蓋板１１４には、前記各ローラー１１１，１１２や前記各ボルト１１３，１１５の上端を挿通させてボルト止めするネジ孔のほか、前記停止材４０の一端の挙動を外部より観察可能な開口部１１６ａ，１１６ｂが設けられている。開口部１１６ａ，１１６ｂの大きさは適宜定め得る設計事項である。本実施の形態では、開口部１１６ａは、前記各ボルト１１３を挿通させるネジ孔の内側にて矩形状に開設されている。また、開口部１１６ｂは、前記各ローラー１１１，１１２の軸を挿通させるネジ孔間に連なるスリット状に開設されている。

【0040】

図４〜図６に示すように、前記強度評価治具１００を用いる引張試験機１２０は、固定側の掴み具１２１と、これに対向して近接ないし離隔可能な移動側の掴み具１２２とを、図示省略したケーシング内に備えている。各掴み具１２１，１２２により、試験体の両端をそれぞれ把持した状態で、移動側の掴み具１２２を固定側の掴み具１２１に対して離隔させることにより、試験体に引張荷重を付与する。ここでの試験体は、前記停止材４０と強度評価治具１００である。

【0041】

固定側の掴み具１２１は、ケーシング内の下部にて上向きに固設されており、移動側の掴み具１２２は、ケーシング内で掴み具１２１の上方に対向するように下向きに配され、クロスヘッド等を介して上下方向に移動可能に支持されている。また、各掴み具１２１，１２２は、それぞれ左右一対の挟持歯１２３，１２３を備えている。

【0042】

各挟持歯１２３は、水平方向に近接ないし離隔するように移動して試験体を挟持する。すなわち、固定側の掴み具１２１は、前記強度評価治具１００の被挟持片１０６を挟持する一方、移動側の掴み具１２２は、強度評価治具１００より延出した停止材４０の他端を挟持する。なお、各挟持歯１２３の移動は、手動あるいは油圧式であっても良い。

【0043】

このように、停止材４０が強度評価治具１００を介して引張試験機１２０にセットされると、移動側の掴み具１２２は、図示省略した周知の駆動機構によって上方へ移動して停止材４０に引張荷重を付与し、このときの荷重値と伸びがそれぞれ計測記録される。引張試験機１２０には、引張強度を検出するためのロードセル等の各種センサのほか、駆動ないし計測値を解析する制御手段（マイコン等）も備えられている。

【0044】

次に、本実施の形態に係る強度評価治具１００の作用を説明する。
動荷重試験装置１０で使用する停止材４０は使い捨ての消耗品であり、無くなれば新たに購入する。かかる停止材４０は、同じ規格のワイヤーを購入したとしても、その度に通常は生産ロットが違うため、実際の強度には微妙な変化が生じていた。このような停止材４０の実際の強度は、停止材４０の条件出しを行う上で重要となるが、購入時のＭＩＬシートだけで判断するのは困難であった。

【0045】

そこで、従来は動荷重試験装置１０を利用した試験を実施して、その結果得られた波形の値から予め停止材４０の強度を計測していたが、試験は大掛かりとなり、多くの時間と多額の費用が発生していた。また、実際に動荷重試験装置１０を動かさなくてはいけないため、繰り返し試験を行うことができず、得られた値は信憑性に乏しく、試験自体の精度も低下するという虞もあった。

【0046】

本実施の形態に係る強度評価治具１００を用いれば、動荷重試験装置１０による大掛かりな試験を行うことなく、既存の引張試験機１２０の引張試験を行うだけで、簡易かつ正確な停止材４０の強度評価を容易に行うことができる。強度評価治具１００を用いる場合、先ず最初に基体１０１の正面壁１０２にある一対のローラー１１１，１１２間に停止材４０の一端を掛止する。ここで停止材４０の一端の途中は、各ローラー１１１，１１２間に巻き付けられるように、図６（ａ）中に示した山型形状に予め曲げ加工されている。かかる曲げ加工済のワイヤーは、製品のロットＮｏ毎に分けて保管しておくと良い。

【0047】

強度評価治具１００に対して停止材４０は、その軸心が引張荷重の付与方向に伸ばされ、一端が各ローラー１１１，１１２間に巻き付くと共に、所定長さ分だけ外側のローラー１１２より伸び出る状態に掛止される。かかる状態は、後述する動荷重試験装置１０による試験時の配置と同じとなる。すなわち、強度評価治具１００において、動荷重試験装置１０の試験時における停止材４０の実際の配置を再現することができる。

【0048】

また、停止材４０の一端を掛止した基体１０１の正面壁１０２上には、停止材４０の少なくとも直径分だけ間隔を空けて覆う蓋板１１４を被せてネジ止めする。これにより、停止材４０が各ローラー１１１，１１２間から離脱する前に、ローラー１１１，１１２の上端より外れてしまう事態を防止することができる。なお、停止材４０の一端は、ガイドを成す各ボルト１１３の間に挿通させておく（図６（ａ）参照）。

【0049】

こうして強度評価治具１００の準備が整ったら、図６（ａ）に示すように、基体１０１の一端側にある被挟持片１０６を固定側の掴み具１２１で把持すると共に、前記停止材４０の他端を移動側の掴み具１２２で把持する。このように試験体の両端をそれぞれ把持した状態で、移動側の掴み具１２２を固定側の掴み具１２１に対して離隔させることにより、試験体に引張荷重を付与する。すると、図６（ｂ）〜（ｆ）に示すように、停止材４０の一端は前記各ローラー１１１，１１２間から外れるように変形していく。

【0050】

このように強度評価治具１００を用いることにより、既存の引張試験機１２０を利用した簡易な準備で正確な強度評価を行うことが可能となる。従って、強度評価のための準備時間やコストを大幅に削減することができると共に、評価回数も短時間で数多くできることにより、実際の動荷重試験による誤差も低減することができる。なお、引張試験機１２０は、周知のものをそのまま利用すれば良く、動荷重試験装置１０に比較すると規模も小さく構成も簡易である。

【0051】

また、前記強度評価治具１００によれば、基体１０１の正面壁１０２上に、停止材４０に引張荷重が付与された際に、塑性変形しつつ各ローラー１１１，１１２間から離脱する停止材４０の一端の挙動を所定範囲内に規制するためのガイド１１３を突設した。これにより、停止材４０の不必要な動きを抑えることができる。

【0052】

さらに、基体１０１の両側壁１０３，１０４の少なくとも一方に、停止材４０に引張荷重が付与された際に、塑性変形しつつ各ローラー１１１，１１２間から離脱する停止材４０の一端が挿通可能なスリット１０４ａを設けた。これにより、停止材４０の挙動による側壁１０３，１０４との干渉を回避することができる。また、前記蓋板１１４の一部に、停止材４０の一端の挙動を外部より観察可能な開口部１１６ａ，１１６ｂを設けた。これにより、基体１０１の正面側が蓋板１１４で覆われても、その内側の停止材４０の挙動を確認することができる。

【0053】

次に、実際に動荷重を再現するための動荷重試験装置１０についても、図７〜図１０に基づき説明する。
図７および図８に示すように、動荷重試験装置１０は、供試体を搭載した状態で一定方向に移動可能に設置されたスレッド２０と、スレッド２０を所定速度まで加速させる加速機構と、スレッド２０が所定速度に達した後、該スレッド２０を衝突させることで急停止させて動荷重を付与する停止機構と、を有する。スレッド２０上には、供試体として例えば、航空機座席２７および人体ダミー２８が治具を介して搭載される。

【0054】

航空機座席２７の動荷重試験に関しては、動荷重の経時的な変化を示すグラフとして、所定の規格条件を満たす理想波形が予め設定される。ここで理想波形は、例えば図１０に示すように、規定条件として、最大衝撃荷重は１６Ｇ、ライズタイムは０．００９秒（９０ｍｓ）未満、速度変化は４４Ｆ／Ｓ（１３．４２ｍ／ｓ）以上と定められている。

【0055】

本動荷重試験装置１０において、スレッド２０は、所定の厚さを有し平面視で前後方向に長い矩形状の骨組材から組み立てられている。スレッド２０を設置する床面上には、左右一対のレール１１，１１が前後方向に沿って延びるように敷設されている。このレール１１上に、スレッド２０は、図示省略した車輪を介して一定方向である前後方向に移動可能に設置される。なお、スレッド２０の前端側が、そのまま停止材４０に衝突する部位となっている。

【0056】

また、スレッド２０の前後に位置する床面には、スレッド２０を所定速度まで加速させる加速機構が設置されている。この加速機構は、スレッド２０の前方に連結したワイヤーロープ３０の先に錘３１を固結し、該錘３１を鉛直方向に落下させることでスレッド２０を加速させるものである。ワイヤーロープ３０の先端は、各レール１１の前方に向けて延ばされており、停止材４０を越えた先の位置で滑車１２，１３に掛け渡された後、錘３１が固結されている。錘３１の重さは、スレッド２０が停止材４０に衝突する時に、供試体に規定の動荷重を負荷できる重さとする。この錘３１の落下運動によりスレッド２０は走行し、停止材４０に衝突して停止するように設定されている。

【0057】

スレッド２０の後方には、切離装置１４を介してウインチ１５に巻き取られたワイヤーロープ１６が連結されており、このワイヤーロープ１６の張力によって試験前に錘３１の落下が防止されている。また、ウインチ１５によるワイヤーロープ１６の巻き取りにより、走行前のスレッド２０をレール１１上にて所望の前後位置に調整して保持できるようになっている。そして、切離装置１４によって、スレッド２０からワイヤーロープ１６を切り離すことにより、錘３１を落下させてスレッド２０を走行させることができる。

【0058】

スレッド２０の前方に位置する床面には、前記スレッド２０が所定速度に達した後、該スレッド２０を停止材４０に衝突させることで急停止させて、動荷重を付与する停止機構が設置されている。ここで停止材４０は、塑性変形する線状の材質から成り、具体的には例えば軟鋼線材のワイヤーが適する。停止材４０の具体的な材質は試験の標準化を図るために、ＪＩＳ規格のうち特定の種類（例えばＪＩＳ Ｇ ＳＷＲＭ８〜１２）を採用すると良い。また、停止材４０の寸法は、例えば標準径φ７、長さ３４５０〜３７００Ｌとする。

【0059】

停止材４０は、各レール１１の両脇に設置された支持台４１上にて、スレッド２０の前方に対向する水平な両側方向に延び、かつ前後に複数並ぶように配置される。ここで各停止材４０の両端は、それぞれ掛止された状態から離脱可能であり、スレッド２０の前方が順次衝突した際に、その衝撃力を吸収しながら塑性変形しつつ掛止された状態から離脱するように設定されている。左右両側の支持台４１上には、停止材４０の端部を引っ掛ける一対のローラー４２，４３（図９参照）が回転可能に軸支されている。

【0060】

このローラー４２，４３は、前述した強度評価治具１００における各ローラー１１１，１１２と構造および配置が同一であり、停止材４０の端部が同じ条件で巻き付くように掛止するものである。各ローラー４２，４３に掛止された停止材４０にスレッド２０が突入してくると、停止材４０は各ローラー４２，４３間を塑性変形しながらすり抜けていく。この時の抵抗力を停止力に置き換えている。スレッド２０が進行するにつれ、接触する停止材４０の本数が増え停止力が増大していく。

【0061】

実際の試験における動荷重の経時的な変化を、前述した図１０に示す理想波形に近づけるには、各停止材４０の条件出しとして配線パターンの作成が重要となる。この停止材４０の条件出しに際して、停止材４０のロット毎に予め正確な強度を測定しておく必要があるが、前述したように動荷重試験装置１０により実際の試験を行って測定する必要はない。すなわち、動荷重試験装置１０による試験の代わりに、強度評価治具１００を用いることにより、既存の小型な引張試験機１２０による引張試験を行うだけで、簡易かつ正確な停止材４０の強度評価を容易に行うことができる。

【0062】

その他、動荷重試験装置１０は、関連設備として、図７および図８に示すように、高速度カメラ５０、照明装置６０、計測解析装置７０、撮影解析装置８０等を備えている。計測解析装置７０は、試験時におけるスレッド２０の速度、加速度、人体ダミー２８の各部位における衝撃値等、試験の合否の判定データを計測・解析する装置であり、パソコンにより構成される。撮影解析装置８０は、試験中におけるスレッド２０や人体ダミー２８の動きを高速度カメラ（ビデオ）で撮影した映像に基づいて、スレッド２０や人体ダミー２８の試験中における実際の変位、速度、加速度を解析するものであり、パソコンにより構成される。

【0063】

図９は、個々の停止材４０における動荷重の働き方を示している。図９中において、スレッド２０が衝突する前の停止材４０上に並ぶＡ点〜Ｆ点は、スレッド２０が衝突するとＡ’点〜Ｆ’点の位置に変化する。停止材４０における動荷重は、衝突当初は停止材４０が外側のローラー４３に巻き付くことにより、荷重が働く（２５％）。次に図９中のＤ点において、外側のローラー４３から内側のローラー４２への巻き付けに変わるため、ここで大きな動荷重が働く（５０％）。

【0064】

そして、図９中のＥ点において巻き付いていたものを直線に伸ばす動荷重が働く（２５％）。従って、Ｄ点を通り過ぎると７５％の荷重が失われるため、Ｄ点が動荷重の抜け位置となる。
このような停止材４０の１本単位における挙動を、前記強度評価治具１００を用いて引張試験機１２０により再現することができる。

【0065】

スレッド２０が停止すると、各センサからの出力データや高速度カメラ５０で撮影された画像を計測解析装置７０や撮影解析装置８０に転送して解析を行う。各停止材４０との衝突により付与された動荷重の経時的な変化は、計測解析装置７０により加速度波形としてグラフ化される。かかる加速度波形を、図１０に示す予め規定された理想波形に如何に近づけるかが重要となる。

【0066】

以上、本発明の実施の形態を図面によって説明してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。例えば本実施の形態では、航空機座席２７を対象とする動荷重試験について説明したが、他の様々な乗物の衝突時の再現試験に適用することができる。また、動荷重試験装置１０に関しては、本出願人が既に提案している特願２０１３−１３４７１４号に記載の発明を利用すると良い。

【産業上の利用可能性】

【0067】

本発明は、米国連邦航空局により実施が義務づけられた航空機座席の動荷重試験の実施を行う場合の強度測定に適するが、他に自動車や鉄道車両等の様々な乗物用の設備に関する動荷重試験の実施の前準備にも広く利用することができる。

【符号の説明】

【0068】

１０…動荷重試験装置
１１…レール
１４…切離装置
１５…ウインチ
１６…ワイヤーロープ
２０…スレッド
２７…航空機座席
２８…人体ダミー
３０…ワイヤーロープ
３１…錘
４０…停止材
４１…支持台
５０…高速度カメラ
６０…照明装置
７０…計測解析装置
８０…撮影解析装置
１００…強度評価治具
１０１…基体
１０２…正面壁
１０３…側壁
１０４…側壁
１０４ａ…スリット
１０５…底面壁
１０６…被挟持片
１１１…ローラー
１１２…ローラー
１１３…ボルト
１１４…蓋板
１１５…ボルト
１１６ａ…開口部
１１６ｂ…開口部
１２０…引張試験機
１２１…固定側の掴み具
１２２…移動側の掴み具
１２３…挟持歯

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】