(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】
(24)【登録日】2023-12-19
(45)【発行日】2023-12-27
(54)【発明の名称】衝撃試験装置及び衝撃試験方法
(51)【国際特許分類】
G01M 7/08 20060101AFI20231220BHJP
【ＦＩ】
G01M7/08 A
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2020017222
(22)【出願日】2020-02-04
(65)【公開番号】P2021124351
(43)【公開日】2021-08-30
【審査請求日】2022-10-06
(73)【特許権者】
【識別番号】000006655
【氏名又は名称】日本製鉄株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100106909
【弁理士】
【氏名又は名称】棚井 澄雄
(74)【代理人】
【識別番号】100175802
【弁理士】
【氏名又は名称】寺本 光生
(74)【代理人】
【識別番号】100134359
【弁理士】
【氏名又は名称】勝俣 智夫
(74)【代理人】
【識別番号】100188592
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 洋
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 淳一郎
(72)【発明者】
【氏名】吉田 博司
【審査官】森口 正治
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１８－１９４４４５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｍ ７／０８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
試験体に衝撃を与える衝撃試験装置であって、前記試験体に向かう運動方向に運動するインパクタと、
前記試験体及び前記インパクタの一方に取り付けられる回動部材と、を連結する連結部を備え、
前記試験体及び前記インパクタの他方と、前記回動部材とは、互いの相対運動のうちの前記運動方向と直交する第１座標軸に係る少なくとも１自由度が自由になるように連結されており、
前記試験体及び前記インパクタの他方は、前記インパクタが前記運動方向に運動する行程の途中で、前記１自由度の相対運動を規制する規制部材を有し、
前記規制部材は、ガイド軸部を有し、
前記回動部材は、前記ガイド軸部に沿って相対運動自在かつ前記ガイド軸部の周りに回動自在に軸支される
ことを特徴とする衝撃試験装置。
【請求項2】
前記第１座標軸は、鉛直軸であることを特徴とする請求項１に記載の衝撃試験装置。
【請求項3】
前記規制部材は、前記第１座標軸を中心として、前記運動方向に垂直な面に対して所定の鋭角で傾斜する規制面を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の衝撃試験装置。
【請求項4】
試験体に衝撃を与える衝撃試験方法であって、前記試験体及びインパクタの一方に回動部材を取り付ける回動部材取付工程と、
前記試験体及び前記インパクタの他方と、前記回動部材とを、互いの相対運動のうち第１座標軸に係る少なくとも１自由度が自由になるように連結する連結工程と、
前記インパクタを前記試験体に向けて運動させて前記試験体に衝突させる衝突工程と、を備え、
前記連結工程の前に、前記試験体及び前記インパクタの他方に、前記１自由度の相対運動を規制する規制部材を取り付ける規制部材取付工程を有しており、
前記規制部材は、ガイド軸部を有し、
前記回動部材は、前記ガイド軸部に沿って相対運動自在かつ前記ガイド軸部の周りに回動自在に軸支される
ことを特徴とする衝撃試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、衝撃試験装置及び衝撃試験方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、衝突物が構造体に衝突するような状況を評価するため、構造体の部分構造を模擬した試験体に衝撃を与える衝撃試験装置があった。
【0003】
しかしながら、従来の衝撃試験装置は、実際の衝突の過程における部分構造の変形モードを適切に模擬できない場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】国際公開第２０１５／０８３３７６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、上記背景技術の問題点に鑑み、衝突時における部分構造の実態を適切に模擬できる衝撃試験装置及び衝撃試験方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の要旨は以下の通りである。
【0007】
（１）本発明の一態様に係る衝撃試験装置は、試験体に衝撃を与える衝撃試験装置であって、前記試験体に向かう運動方向に運動するインパクタと、前記試験体及び前記インパクタの一方に取り付けられる回動部材と、を連結する連結部を備え、前記試験体及び前記インパクタの他方と、前記回動部材とは、互いの相対運動のうちの前記運動方向と直交する第１座標軸に係る少なくとも１自由度が自由になるように連結されており、前記試験体及び前記インパクタの他方は、前記インパクタが前記運動方向に運動する行程の途中で、前記１自由度の相対運動を規制する規制部材を有し、前記規制部材は、ガイド軸部を有し、前記回動部材は、前記ガイド軸部に沿って相対運動自在かつ前記ガイド軸部の周りに回動自在に軸支される。
（２）上記（１）において、前記第１座標軸は、鉛直軸であってよい。
（３）上記（１）又は（２）において、前記規制部材は、前記第１座標軸を中心として、前記運動方向に垂直な面に対して所定の鋭角で傾斜する規制面を有してよい。
（４）本発明の一態様に係る衝撃試験方法は、試験体に衝撃を与える衝撃試験方法であって、前記試験体及びインパクタの一方に回動部材を取り付ける回動部材取付工程と、前記試験体及び前記インパクタの他方と、前記回動部材とを、互いの相対運動のうち第１座標軸に係る少なくとも１自由度が自由になるように連結する連結工程と、前記インパクタを前記試験体に向けて運動させて前記試験体に衝突させる衝突工程と、を備え、前記連結工程の前に、前記試験体及び前記インパクタの他方に、前記１自由度の相対運動を規制する規制部材を取り付ける規制部材取付工程を有しており、前記規制部材は、ガイド軸部を有し、前記回動部材は、前記ガイド軸部に沿って相対運動自在かつ前記ガイド軸部の周りに回動自在に軸支される。
（２）上記（１）において、前記第１座標軸は、鉛直軸であってよい。
（３）上記（１）又は（２）において、前記規制部材は、前記第１座標軸を中心として、前記運動方向に垂直な面に対して所定の鋭角で傾斜する規制面を有してよい。
（４）本発明の一態様に係る衝撃試験方法は、試験体に衝撃を与える衝撃試験方法であって、前記試験体及びインパクタの一方に回動部材を取り付ける回動部材取付工程と、前記試験体及び前記インパクタの他方と、前記回動部材とを、互いの相対運動のうち第１座標軸に係る少なくとも１自由度が自由になるように連結する連結工程と、前記インパクタを前記試験体に向けて運動させて前記試験体に衝突させる衝突工程と、を備え、前記連結工程の前に、前記試験体及び前記インパクタの他方に、前記１自由度の相対運動を規制する規制部材を取り付ける規制部材取付工程を有しており、前記規制部材は、ガイド軸部を有し、前記回動部材は、前記ガイド軸部に沿って相対運動自在かつ前記ガイド軸部の周りに回動自在に軸支される。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、衝突時における部分構造の実態を適切に模擬できる衝撃試験装置及び衝撃試験方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】車両の全面の幅の一部が障害物に衝突する状況を説明する図であり、（ａ）は衝突前の状況を説明する図であり、（ｂ）は衝突後の状況を説明する図である。
【図2】障害物が衝突した後の車両の状態を説明する図である。
【図3】障害物が衝突する際の平面視における車両前方の構造の変形を説明する説明図である。
【図4】障害物が衝突する際の側面視における車両前方の構造の変形を説明する説明図である。
【図5】実施形態に係る衝撃試験装置と試験体との関係を説明する図である。
【図6】規制部材及び回動部材を示す説明図であり、（ａ）は試験前の状態を示す斜視図であり、（ｂ）は試験前の状態を示す平面図であり、（ｃ）は試験後の状態を示す斜視図であり、（ｄ）は試験後の状態を示す平面図である。
【図7】側面視における衝撃試験装置の作用を示す説明図であり、順に、（ａ）は試験前の初期状態を示す図であり、（ｂ）は衝撃が作用した直後である第１時点の状態を示す図であり、（ｃ）は第１時点の後の第２時点の状態を示す図であり、（ｄ）は第２時点の後の最終状態を示す図である。
【図8】平面視における衝撃試験装置の作用を示す説明図であり、順に、（ａ）は試験前の初期状態を示す図であり、（ｂ）は衝撃が作用した直後である第１時点の状態を示す図であり、（ｃ）は第１時点の後の第２時点の状態を示す図であり、（ｄ）は第２時点の後の最終状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
自動車分野では、地球環境への負荷軽減の観点から、車両の軽量化が求められている。このため、車両の骨格は、高強度化された材料及び薄肉化された板厚に基づいて設計されている。新たに設計された車両に対しては、安全性評価の一環として、衝突の際の影響を評価することが求められている。評価方法の一つである、車両を丸ごと用いた試験（フルカー試験）の実施は、高いコストを要するので、比較的低コストで実施可能な、車両の部分構造を用いて部分構造を評価する試験（部分構造試験）の需要がある。部分構造試験における試験体には、フルカー試験における試験体となる車両の部分構造を正確に模擬することが求められる。
【0011】
本発明は、試験体に衝撃を与える衝撃試験装置であって、試験体に向かう運動方向に運動するインパクタと、試験体及びインパクタの一方に取り付けられる回動部材と、を連結する連結部を備え、試験体及びインパクタの他方と、回動部材とは、互いの相対運動のうちの運動方向と直交する第１座標軸に係る少なくとも１自由度が自由になるように連結されている。これにより、インパクタと試験体とが、３次元の直交座標系を構成する３つの軸のうち、インパクタの運動方向（第３座標軸）と直交する第１座標軸と、第１座標軸及び運動方向の双方に直交する第２座標軸と、に関する４自由度（２軸×２自由度）の全てでは拘束されない状態となる。よって、試験体は、運動方向と直交する第１座標軸の少なくとも１自由度で自由に変形できるようになる。したがって、部分構造試験における試験体であっても、実際の衝突の過程における部分構造の変形モードを適切に模擬できる。
【0012】
例えば、車両の前方における両側に配置され、フロントフェンダーに沿って湾曲した形状のアッパーメンバーは、後方をメインフレームに、前方をバンパーに接続している。アッパーメンバーとメインフレームとは、構造力学的には、固定端を介して接合されているとみなすことができる。アッパーメンバーとバンパーとは、構造力学的には、モーメントを伝達する剛節点を介して接合されており、部材相互の角度が固定されているとみなすことができる。
【0013】
ここで、アッパーメンバーだけを、衝突による変形の影響を評価したい部分構造である試験体として取り出して試験する場合、特に、フロントバンパーとの剛節点における拘束条件を試験体に反映すると、アッパーメンバーの実態を適切に模擬できるので、好ましい。
【0014】
すなわち、アッパーメンバーだけを試験体として取り出して試験する場合、実際の車両の構造におけるアッパーメンバーとフロントバンパーとの拘束条件を考慮する。そして、衝撃試験装置におけるインパクタとアッパーメンバーを模擬した試験体との境界を、インパクタの運動方向となるＸ軸（第３座標軸、前後方向）に沿う相対運動拘束、Ｘ軸周りに回動拘束、横方向（水平方向）となるＹ軸（第２座標軸）に沿う相対運動拘束、Ｙ軸周りに回動拘束、鉛直軸となるＺ軸（第１座標軸、上下方向）に沿う相対運動自由、鉛直軸周りに回動自由である状態となるようにする。このようにして、アッパーメンバーの実態を適切に模擬できる。
【0015】
このように、衝撃試験装置は、試験体に向かう運動方向に運動するインパクタと、試験体及びインパクタの一方に取り付けられる回動部材と、を有する連結部を備え、試験体及びインパクタの他方と、回動部材とは、互いの相対運動のうちの運動方向と直交する第１座標軸に係る少なくとも１自由度が自由になるように連結されている。よって、部分構造試験における試験体であっても、フルカー試験における試験体となる車両の部分構造を正確に模擬できる。
以下、本発明の実施形態として、試験体で模擬する構造が車両のアッパーメンバーである場合を想定し、詳細に説明する。
以下、本発明の実施形態として、試験体で模擬する構造が車両のアッパーメンバーである場合を想定し、詳細に説明する。
【0016】
（実施形態）
図１は、車両２００の全面の幅の一部が障害物ＯＢに衝突する状況を説明する図であり、（ａ）は衝突前の状況を説明する図であり、（ｂ）は衝突後の状況を説明する図である。図２は、障害物ＯＢが衝突した後の車両２００の状態を説明する図である。図３は、障害物ＯＢに車両２００が衝突する際の平面視における車両２００前方の構造の変形を説明する説明図である。図４は、障害物ＯＢに車両２００が衝突する際の側面視における車両２００前方の構造の変形を説明する説明図である。図５は、実施形態に係る衝撃試験装置１００と試験体Ｔとの関係を説明する図である。なお、特に説明のない限り、衝撃試験装置１００が試験体Ｔに対して相対的に運動する運動方向をＸ軸（図５における矢印Ｘ参照）といい、衝撃試験装置１００を基準として試験体Ｔの側を前方といい、試験体Ｔを基準として衝撃試験装置１００の側を後方といい、Ｘ軸に沿って前方を見たときの横方向をＹ軸（図５における矢印Ｙ参照）といい、Ｘ軸に沿って前方を見たときのＹ軸と直行する方向又は鉛直方向をＺ軸（図５における矢印Ｚ参照）という場合がある。
図１は、車両２００の全面の幅の一部が障害物ＯＢに衝突する状況を説明する図であり、（ａ）は衝突前の状況を説明する図であり、（ｂ）は衝突後の状況を説明する図である。図２は、障害物ＯＢが衝突した後の車両２００の状態を説明する図である。図３は、障害物ＯＢに車両２００が衝突する際の平面視における車両２００前方の構造の変形を説明する説明図である。図４は、障害物ＯＢに車両２００が衝突する際の側面視における車両２００前方の構造の変形を説明する説明図である。図５は、実施形態に係る衝撃試験装置１００と試験体Ｔとの関係を説明する図である。なお、特に説明のない限り、衝撃試験装置１００が試験体Ｔに対して相対的に運動する運動方向をＸ軸（図５における矢印Ｘ参照）といい、衝撃試験装置１００を基準として試験体Ｔの側を前方といい、試験体Ｔを基準として衝撃試験装置１００の側を後方といい、Ｘ軸に沿って前方を見たときの横方向をＹ軸（図５における矢印Ｙ参照）といい、Ｘ軸に沿って前方を見たときのＹ軸と直行する方向又は鉛直方向をＺ軸（図５における矢印Ｚ参照）という場合がある。
【0017】
図１（ａ）に示すように、車両２００は、障害物ＯＢと対向して、車両２００の前面の幅の一部が障害物ＯＢに衝突する場合がある。特に、車両２００の前面の幅に対する所定の割合αが、例えば、２５％の場合の衝突は、スモールオーバーラップ（ＳＯＬ）衝突と呼ばれている。この場合、図１（ｂ）及び図２に示すように、衝突エネルギーが集中する車両２００の構造の一部（車両２００の左側前方）が大きく変形し、その変形による車両２００の変形及び加速度が運転者に影響を及ぼしやすくなる。このような状況であっても、車両２００の構造には、運転者の安全性を保つことが要求されている。
【0018】
実際に車両２００が障害物ＯＢに衝突して、スモールオーバーラップ衝突が生じた際の車両２００前方の構造は、図３及び図４に模式的に示すように、衝突前における実線で示されたような形状から、衝突の途中における二点鎖線で示されたような形状に複雑に変形する。
【0019】
詳細には、図３及び図４に示すように、車両２００の前方の構造は、キャビンＣＡを囲むメインフレームＭＦと、前端部がメインフレームＭＦに剛結されるとともに後方に延びて後端部がフロントバンパーＢＰに剛結されるフロントメンバーＦＭと、前端部がメインフレームＭＦに剛結されるとともに車両２００の両側に配置され、フロントフェンダー（不図示）に沿って湾曲した形状のアッパーメンバーＵＭと、を備えている。アッパーメンバーＵＭとフロントメンバーＦＭとは、互いにコネクションメンバーＣＭを介して剛結されている。アッパーメンバーＵＭとメインフレームＭＦとは、構造力学的には、固定端を介して接合されているとみなすことができる。アッパーメンバーＵＭとフロントバンパーＢＰとは、構造力学的には、モーメントを伝達する剛節点ＢとなるコネクションメンバーＣＭを介して接合されており、部材相互の角度が固定されているとみなすことができる。
【0020】
このような構造であるので、実際に車両２００が障害物ＯＢに衝突して、スモールオーバーラップ衝突が生じた際の車両２００の前方の構造において、特に、アッパーメンバーＵＭとコネクションメンバーＣＭとの間の剛節点Ｂは、図３において矢印で示すように、Ｘ軸に沿って前方に移動しながら、Ｚ軸周りに反時計回りに回動し、剛節点ＢＢの位置になる。また、剛節点Ｂは、図４において矢印で示すように、Ｘ軸に沿って前方に移動しながら、Ｚ軸に沿って下方に移動し、剛節点ＢＢの位置になる。
【0021】
このように、実際に車両２００が障害物ＯＢに衝突して、スモールオーバーラップ衝突が生じた際の車両２００前方の構造は、剛節点Ｂに着目すると、Ｘ軸と直交するＺ軸に係る相対運動及び回動の２自由度が自由になっており、他の自由度、すなわち、Ｙ軸に係る相対運動及び回動の２自由度は拘束されており、Ｘ軸に係る相対運動及び回動の２自由度は拘束されている状態となっている。
【0022】
（試験体Ｔ）
図５に示すように、試験体Ｔは、衝突による変形の影響を評価したい部分構造であり、例えば、車両２００の部分構造であるアッパーメンバーである。試験体Ｔの後端部Ｔｅは、回動部材２０に剛結されている。試験体Ｔの前端部Ｔｗは、実質的に変形しない剛体壁Ｗに剛結されている。試験体Ｔは、適宜、実際の車両２００における拘束状態を模擬するため、所定の剛性を有する治具Ｇによって支持されている。なお治具Ｇは、実質的に変形しない剛体に設けられている。
図５に示すように、試験体Ｔは、衝突による変形の影響を評価したい部分構造であり、例えば、車両２００の部分構造であるアッパーメンバーである。試験体Ｔの後端部Ｔｅは、回動部材２０に剛結されている。試験体Ｔの前端部Ｔｗは、実質的に変形しない剛体壁Ｗに剛結されている。試験体Ｔは、適宜、実際の車両２００における拘束状態を模擬するため、所定の剛性を有する治具Ｇによって支持されている。なお治具Ｇは、実質的に変形しない剛体に設けられている。
【0023】
実際の車両２００の構造全体の中から、アッパーメンバーＵＭだけを試験体Ｔとして取り出して試験する場合、実際の車両２００の構造におけるアッパーメンバーＵＭとフロントバンパーＢＰとの拘束条件を考慮する。そして、衝撃試験装置１００におけるインパクタ１０とアッパーメンバーＵＭを模擬した試験体Ｔとの境界を、インパクタ１０の運動方向となるＸ軸（図５における矢印Ｘ参照）に沿う相対運動拘束、Ｘ軸周り（図５における矢印Ｒｘ参照）に回動拘束、Ｙ軸（図５における矢印Ｙ参照）に沿う相対運動拘束、Ｙ軸周り（図５における矢印Ｒｙ参照）に回動拘束、Ｚ軸（図５における矢印Ｚ参照）に沿う相対運動自由、Ｚ軸周り（図５における矢印Ｒｚ参照）に回動自由となるようにする。このようにすることで、アッパーメンバーＵＭの実態を適切に模擬できる。
【0024】
（衝撃試験装置１００）
図６は、規制部材１２及び回動部材２０を示す斜視図である。
実際の車両２００の部分構造を模擬するため、図５及び図６に示すように、本実施形態に係る衝撃試験装置１００は、試験体Ｔに向かう運動方向となるＸ軸に沿って運動するインパクタ１０と、試験体Ｔ及びインパクタ１０の一方（ここでは、試験体Ｔであるが、インパクタ１０であってもよい。）に取り付けられる回動部材２０と、を連結する連結部Ｊを備えている。
図６は、規制部材１２及び回動部材２０を示す斜視図である。
実際の車両２００の部分構造を模擬するため、図５及び図６に示すように、本実施形態に係る衝撃試験装置１００は、試験体Ｔに向かう運動方向となるＸ軸に沿って運動するインパクタ１０と、試験体Ｔ及びインパクタ１０の一方（ここでは、試験体Ｔであるが、インパクタ１０であってもよい。）に取り付けられる回動部材２０と、を連結する連結部Ｊを備えている。
【0025】
インパクタ１０は、試験体Ｔの後端部Ｔｅを押圧することにより、試験体Ｔに与える衝撃エネルギーに応じた運動エネルギーを伝達する。インパクタ１０は、例えば、シリンダに対して進退自在に挿通されたピストンロッドを含む油圧式のアクチュエータ１１と、適宜、アクチュエータ１１の前端部に取り付けられた規制部材１２を備えている。なお、規制部材１２は、回動部材２０がインパクタ１０に取り付けられる場合、試験体Ｔの後端部Ｔｅに取り付けられてもよい。なお、インパクタ１０は、規制部材１２を備えていなくてもよい。例えば、回動部材２０が試験体Ｔに取り付けられる場合、回動部材２０は、規制部材１２を介することなく、アクチュエータ１１（インパクタ１０）の前端部と直接的に連結されてもよい。
【0026】
アクチュエータ１１は、例えば、蓄圧された作動油を一気に開放することにより、ピストンロッドを試験体Ｔの後端部Ｔｅに向けて打ち出すものである。
インパクタ１０から試験体Ｔに伝達する運動エネルギーは、インパクタ１０の質量又は速度を制御することで設定できる。
インパクタ１０から試験体Ｔに伝達する運動エネルギーは、インパクタ１０の質量又は速度を制御することで設定できる。
【0027】
（連結部Ｊ）
図５及び図６に示すように、衝撃試験装置１００は、前端部に、インパクタ１０を試験体Ｔと連結するための連結部Ｊを有している。衝撃試験装置１００が規制部材１２を備える場合、連結部Ｊは、規制部材１２の前端部と回動部材２０との間に形成される。なお、衝撃試験装置１００が規制部材１２を備えない場合、連結部Ｊは、インパクタ１０の前端部と回動部材２０との間に形成される。
連結部Ｊにより、インパクタ１０と、回動部材２０とは、Ｚ軸に沿う相対運動及びＺ軸周りの回動が自由になっている。すなわち、インパクタ１０と、回動部材２０とは、互いの相対運動のうち、Ｘ軸と直交するＺ軸（第１座標軸）に係る２自由度が自由になるように連結されている。同時に、連結部Ｊにより、インパクタ１０と、回動部材２０とは、Ｘ軸及びＹ軸に沿う相対運動並びにＸ軸及びＹ軸周りの回動が拘束されている。
図５及び図６に示すように、衝撃試験装置１００は、前端部に、インパクタ１０を試験体Ｔと連結するための連結部Ｊを有している。衝撃試験装置１００が規制部材１２を備える場合、連結部Ｊは、規制部材１２の前端部と回動部材２０との間に形成される。なお、衝撃試験装置１００が規制部材１２を備えない場合、連結部Ｊは、インパクタ１０の前端部と回動部材２０との間に形成される。
連結部Ｊにより、インパクタ１０と、回動部材２０とは、Ｚ軸に沿う相対運動及びＺ軸周りの回動が自由になっている。すなわち、インパクタ１０と、回動部材２０とは、互いの相対運動のうち、Ｘ軸と直交するＺ軸（第１座標軸）に係る２自由度が自由になるように連結されている。同時に、連結部Ｊにより、インパクタ１０と、回動部材２０とは、Ｘ軸及びＹ軸に沿う相対運動並びにＸ軸及びＹ軸周りの回動が拘束されている。
【0028】
詳細には、連結部Ｊは、ガイド軸部１３と、ガイド軸部１３が沿う軸（ここではＺ軸）に沿って摺動自在で、かつ、その軸周りに回動自在となるようにガイド軸部１３に対して嵌装される被ガイド軸部２１とを有している。
ガイド軸部１３は、回動部材２０が回動する軸（ここではＺ軸）に沿う円柱状の外形状を有している。ガイド軸部１３の外径は、ガイド軸部１３に対して回動部材２０の被ガイド軸部２１が摺動自在となるように、被ガイド軸部２１の内径に対して若干小さい。
被ガイド軸部２１は、ガイド軸部１３の外形状に応じた円柱状の内形状を有している。被ガイド軸部２１の内径は、ガイド軸部１３に対して回動部材２０の被ガイド軸部２１が摺動自在となるように、ガイド軸部１３外径に対して若干大きい。
ガイド軸部１３は、回動部材２０が回動する軸（ここではＺ軸）に沿う円柱状の外形状を有している。ガイド軸部１３の外径は、ガイド軸部１３に対して回動部材２０の被ガイド軸部２１が摺動自在となるように、被ガイド軸部２１の内径に対して若干小さい。
被ガイド軸部２１は、ガイド軸部１３の外形状に応じた円柱状の内形状を有している。被ガイド軸部２１の内径は、ガイド軸部１３に対して回動部材２０の被ガイド軸部２１が摺動自在となるように、ガイド軸部１３外径に対して若干大きい。
【0029】
このようにして、試験体Ｔ及びインパクタ１０の他方（ここでは、インパクタ１０であるが、試験体Ｔであってもよい。）と、回動部材２０とは、互いの相対運動のうちのＸ軸と直交する第１座標軸（ここではＺ軸であるが、Ｙ軸であってもよい。）に係る少なくとも１自由度（ここでは、Ｚ軸に係る回動及び相対運動の２自由度）が自由になるように連結部Ｊによって連結されている。
これにより、インパクタ１０と試験体Ｔとが、３次元の直交座標系を構成する３つの軸のうち、Ｘ軸と直交するＺ軸（第１座標軸）と、Ｚ軸（第１座標軸）及びＸ軸の双方に直交するＹ軸（第２座標軸）と、に関する４自由度（２軸×２自由度）の全てでは拘束されない状態となる。したがって、部分構造試験における試験体Ｔであっても、実際の衝突の過程における部分構造の変形モードを適切に模擬できる。よって、衝突時における部分構造の実態を適切に模擬できる。
これにより、インパクタ１０と試験体Ｔとが、３次元の直交座標系を構成する３つの軸のうち、Ｘ軸と直交するＺ軸（第１座標軸）と、Ｚ軸（第１座標軸）及びＸ軸の双方に直交するＹ軸（第２座標軸）と、に関する４自由度（２軸×２自由度）の全てでは拘束されない状態となる。したがって、部分構造試験における試験体Ｔであっても、実際の衝突の過程における部分構造の変形モードを適切に模擬できる。よって、衝突時における部分構造の実態を適切に模擬できる。
【0030】
（回動部材２０）
回動部材２０は、試験体Ｔの後端部Ｔｅに剛結される。回動部材２０は、被ガイド軸部２１と、規制部材１２の規制面１４（図６参照）に当接する当接面２２ａを有する当接部２２と、回動部材２０を試験体Ｔに固定するためのボルト等の固定部材２３と、を備えている。回動部材２０は、被ガイド軸部２１が、規制部材１２のガイド軸部１３が沿うＺ軸に沿い、当接面２２ａがＺ軸と実質的に平行になるような姿勢で配置される。回動部材２０は、ガイド軸部１３に沿って相対運動自在で、ガイド軸部１３の周りに回動自在に軸支されている。これにより、回動部材２０は、試験体Ｔの後端部Ｔｅに固定され、被ガイド軸部２１が規制部材１２のガイド軸部１３に嵌装された状態で、Ｚ軸に沿って相対運動でき、Ｚ軸周りに回動できるようになっている。よって、実際の衝突時において、端部がＺ軸に沿って相対運動し、かつ、Ｚ軸周りに回動するような、部分構造の実態を適切に再現できる。
回動部材２０は、試験体Ｔの後端部Ｔｅに剛結される。回動部材２０は、被ガイド軸部２１と、規制部材１２の規制面１４（図６参照）に当接する当接面２２ａを有する当接部２２と、回動部材２０を試験体Ｔに固定するためのボルト等の固定部材２３と、を備えている。回動部材２０は、被ガイド軸部２１が、規制部材１２のガイド軸部１３が沿うＺ軸に沿い、当接面２２ａがＺ軸と実質的に平行になるような姿勢で配置される。回動部材２０は、ガイド軸部１３に沿って相対運動自在で、ガイド軸部１３の周りに回動自在に軸支されている。これにより、回動部材２０は、試験体Ｔの後端部Ｔｅに固定され、被ガイド軸部２１が規制部材１２のガイド軸部１３に嵌装された状態で、Ｚ軸に沿って相対運動でき、Ｚ軸周りに回動できるようになっている。よって、実際の衝突時において、端部がＺ軸に沿って相対運動し、かつ、Ｚ軸周りに回動するような、部分構造の実態を適切に再現できる。
【0031】
被ガイド軸部２１は、中空円筒状である。被ガイド軸部２１は、ガイド軸部１３の円柱状の外形状に応じた円柱状の内形状を有している。なお、規制部材１２のガイド軸部１３に対して嵌め込んで組み立てられるように、被ガイド軸部２１は、軸方向沿うスリットを有していてもよい。
【0032】
当接部２２は所定の厚みを有する平板形状である。当接部２２は、被ガイド軸部２１の横に固定され、片持ち支持されている。当接部２２は、固定部材２３により、試験体Ｔの後端部Ｔｅに固定される。当接面２２ａは、規制面１４に応じた平坦な面である。当接面２２ａと規制面１４との関係は、回動部材２０が規制部材１２に対してＺ軸に沿って相対運動しても、当接部２２と規制面１４とが接した際に、当接面２２ａの全面が規制面１４に部分的に重なる関係となっている。これにより、回動部材２０と規制部材１２との位置関係に依らず、規制部材１２から回動部材２０へ確実に衝撃力を伝達でき、回動部材２０が損傷しないようにできる。
【0033】
（規制部材１２）
規制部材１２は、被ガイド軸部２１が摺動するガイド軸部１３に沿って延びた形状を有している。規制部材１２は、ガイド軸部１３と、回動部材２０の回動運動を規制する規制面１４（図６参照）を有している。規制面１４は、回動部材２０がＺ軸周りに回動して、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すような初期位置から、鋭角βだけ回動した際（図６（ｃ）及び図６（ｄ）参照）にそれ以上の回動を規制するために、Ｘ軸に垂直な面、すなわち、ＹＺ平面に対して鋭角β（例えば、β＝４５度）をなすように傾斜している。このように、規制部材１２は、Ｚ軸（第１座標軸）を中心として、Ｘ軸に垂直な面に対して、所定の鋭角βで傾斜する規制面１４を有している。
このような構造により、規制部材１２は、インパクタ１０が運動方向に運動する行程の途中で、試験体Ｔの後端部Ｔｅの少なくとも１自由度（ここでは、Ｚ軸周りの回動）の相対運動を規制する。
規制部材１２は、被ガイド軸部２１が摺動するガイド軸部１３に沿って延びた形状を有している。規制部材１２は、ガイド軸部１３と、回動部材２０の回動運動を規制する規制面１４（図６参照）を有している。規制面１４は、回動部材２０がＺ軸周りに回動して、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すような初期位置から、鋭角βだけ回動した際（図６（ｃ）及び図６（ｄ）参照）にそれ以上の回動を規制するために、Ｘ軸に垂直な面、すなわち、ＹＺ平面に対して鋭角β（例えば、β＝４５度）をなすように傾斜している。このように、規制部材１２は、Ｚ軸（第１座標軸）を中心として、Ｘ軸に垂直な面に対して、所定の鋭角βで傾斜する規制面１４を有している。
このような構造により、規制部材１２は、インパクタ１０が運動方向に運動する行程の途中で、試験体Ｔの後端部Ｔｅの少なくとも１自由度（ここでは、Ｚ軸周りの回動）の相対運動を規制する。
【0034】
このように、試験体Ｔ及びインパクタ１０の他方は、インパクタ１０が運動方向に運動する行程の途中で、相対運動が自由となっている１自由度の相対運動を規制する規制部材１２を有している。
これにより、インパクタ１０が運動方向に運動する行程の途中で、試験体Ｔ及びインパクタ１０の他方と、回動部材２０との互いの相対運動を、自由な状態から拘束の状態に変えることができる。
したがって、部分構造試験における試験体Ｔであっても、実際の衝突の過程における部分構造の変形モードの変化を適切に模擬できる。よって、衝突時における部分構造の実態を適切に模擬できる。
これにより、インパクタ１０が運動方向に運動する行程の途中で、試験体Ｔ及びインパクタ１０の他方と、回動部材２０との互いの相対運動を、自由な状態から拘束の状態に変えることができる。
したがって、部分構造試験における試験体Ｔであっても、実際の衝突の過程における部分構造の変形モードの変化を適切に模擬できる。よって、衝突時における部分構造の実態を適切に模擬できる。
【0035】
ガイド軸部１３は、上端部又は下端部に、ストッパ１３Ｓを備えていてもよい。これにより、規制部材１２に対して回動部材２０がガイド軸部１３に沿って相対運動する範囲を規制できる。そして、被ガイド軸部２１の上端部又は下端部が、ストッパ１３Ｓに当接した時点で、規制部材１２に対する回動部材２０のＺ軸に対する相対運動を拘束の状態にできる。よって、インパクタ１０がＸ軸に沿って運動する行程の途中で、試験体Ｔ及びインパクタ１０の他方と、回動部材２０との互いのＺ軸に沿う相対運動を、自由な状態から拘束の状態に変えることができる。
【0036】
（衝撃試験装置１００の作用及び衝撃試験方法）
ここで、図７及び図８を用いて、試験体Ｔに対する衝撃試験装置１００の作用とともに、衝撃試験装置１００を使用した衝撃試験方法を説明する。
図７は、側面視における衝撃試験装置１００の作用を示す説明図であり、順に、（ａ）は試験前の初期状態を示す図であり、（ｂ）は衝撃が作用した直後である第１時点の状態を示す図であり、（ｃ）は第１時点の後の第２時点の状態を示す図であり、（ｄ）は第２時点の後の最終状態を示す図である。
図８は、平面視における衝撃試験装置１００の作用を示す説明図であり、順に、（ａ）は試験前の初期状態を示す図であり、（ｂ）は衝撃が作用した直後である第１時点の状態を示す図であり、（ｃ）は第１時点の後の第２時点の状態を示す図であり、（ｄ）は第２時点の後の最終状態を示す図である。
ここで、図７及び図８を用いて、試験体Ｔに対する衝撃試験装置１００の作用とともに、衝撃試験装置１００を使用した衝撃試験方法を説明する。
図７は、側面視における衝撃試験装置１００の作用を示す説明図であり、順に、（ａ）は試験前の初期状態を示す図であり、（ｂ）は衝撃が作用した直後である第１時点の状態を示す図であり、（ｃ）は第１時点の後の第２時点の状態を示す図であり、（ｄ）は第２時点の後の最終状態を示す図である。
図８は、平面視における衝撃試験装置１００の作用を示す説明図であり、順に、（ａ）は試験前の初期状態を示す図であり、（ｂ）は衝撃が作用した直後である第１時点の状態を示す図であり、（ｃ）は第１時点の後の第２時点の状態を示す図であり、（ｄ）は第２時点の後の最終状態を示す図である。
【0037】
（１）まず、図７（ａ）及び図８（ａ）に示すように、衝撃試験装置１００を試験体Ｔに組み込む。これを、衝撃試験方法における衝撃試験装置１００の初期状態とする。
詳細には、試験体Ｔ及びインパクタ１０の一方（ここでは、試験体Ｔ）に回動部材２０を取り付ける（回動部材取付工程）。
詳細には、試験体Ｔ及びインパクタ１０の一方（ここでは、試験体Ｔ）に回動部材２０を取り付ける（回動部材取付工程）。
【0038】
（２）また、試験体Ｔ及びインパクタ１０の他方（ここでは、インパクタ１０）と、回動部材２０とを、互いの相対運動のうち第１座標軸に係る少なくとも１自由度（ここでは、Ｚ軸に沿う相対運動及びＺ軸周りの回動の２自由度）が自由になるように連結する（連結工程）。
適宜、試験体Ｔ及びインパクタ１０の他方に、前述の１自由度の相対運動を規制する規制部材１２を取り付ける（規制部材取付工程）。
具体的には、インパクタ１０の規制部材１２に備わるガイド軸部１３に対して、回動部材２０に備わる被ガイド軸部２１を嵌めて軸支させ、連結部Ｊを介して衝撃試験装置１００と試験体Ｔとを連結する。
衝撃試験装置１００と試験体Ｔは、このように連結されているので、初期状態において、試験体Ｔの後端部Ｔｅは、Ｘ軸に沿って規制部材１２（衝撃試験装置１００）との相対運動拘束で、Ｘ軸周りに回動拘束で、Ｙ軸に沿って相対運動拘束で、Ｙ軸周りに回動拘束で、Ｚ軸に沿って相対運動自由で、Ｚ軸周りに回動自由な状態で、衝撃試験装置１００に対して連結された状態となっている。
適宜、試験体Ｔ及びインパクタ１０の他方に、前述の１自由度の相対運動を規制する規制部材１２を取り付ける（規制部材取付工程）。
具体的には、インパクタ１０の規制部材１２に備わるガイド軸部１３に対して、回動部材２０に備わる被ガイド軸部２１を嵌めて軸支させ、連結部Ｊを介して衝撃試験装置１００と試験体Ｔとを連結する。
衝撃試験装置１００と試験体Ｔは、このように連結されているので、初期状態において、試験体Ｔの後端部Ｔｅは、Ｘ軸に沿って規制部材１２（衝撃試験装置１００）との相対運動拘束で、Ｘ軸周りに回動拘束で、Ｙ軸に沿って相対運動拘束で、Ｙ軸周りに回動拘束で、Ｚ軸に沿って相対運動自由で、Ｚ軸周りに回動自由な状態で、衝撃試験装置１００に対して連結された状態となっている。
【0039】
（３）次に、インパクタ１０を試験体Ｔに向けて運動させて試験体Ｔに衝突させる（衝突工程）。すなわち、インパクタ１０を駆動して、試験体Ｔに衝撃エネルギーを与えることにより、試験体ＴをＸ軸に沿って押す。すると、試験体Ｔを押す行程において、試験体Ｔの後端部Ｔｅは、押す行程の前半となる第１時点では、Ｚ軸周りに回動自由である（図７（ｂ）及び図８（ｂ）参照）ので、回動部材２０の当接部２２とともに鋭角β（例えば４５度）に満たない所定の角度だけ回動する。
試験体Ｔの後端部Ｔｅは、押す行程の途中となる第１時点の後の第２時点では、回動部材２０の当接部２２とともに鋭角βだけ回動して、回動部材２０の当接部２２の当接面２２ａが規制部材１２の規制面１４に当接し、それ以上の回動（例えば、初期から４５度の回動）が規制されるようになり、Ｚ軸周りに回動拘束となる（図７（ｃ）及び図８（ｃ）参照）。すなわち、第２時点において、試験体Ｔの後端部Ｔｅは、Ｚ軸周りの拘束状態が、回動自由から回動拘束へと変化する。つまり、試験体Ｔの後端部Ｔｅは、試験体Ｔを押す行程の途中において、Ｚ軸に沿って相対運動自由で、Ｚ軸に回動拘束であり、Ｙ軸に沿って相対運動拘束で、Ｙ軸に回動拘束の状態となる。
試験体Ｔの後端部Ｔｅは、押す行程の途中となる第１時点の後の第２時点では、回動部材２０の当接部２２とともに鋭角βだけ回動して、回動部材２０の当接部２２の当接面２２ａが規制部材１２の規制面１４に当接し、それ以上の回動（例えば、初期から４５度の回動）が規制されるようになり、Ｚ軸周りに回動拘束となる（図７（ｃ）及び図８（ｃ）参照）。すなわち、第２時点において、試験体Ｔの後端部Ｔｅは、Ｚ軸周りの拘束状態が、回動自由から回動拘束へと変化する。つまり、試験体Ｔの後端部Ｔｅは、試験体Ｔを押す行程の途中において、Ｚ軸に沿って相対運動自由で、Ｚ軸に回動拘束であり、Ｙ軸に沿って相対運動拘束で、Ｙ軸に回動拘束の状態となる。
【0040】
（４）続いて、インパクタ１０により試験体ＴをＸ軸に沿って更に押す。すると、当接部２２の当接面２２ａは、規制面１４で規制された姿勢（初期状態の当接面２２ａの姿勢から所定の鋭角βだけ回動した状態）を保ったまま、Ｘ軸に沿って移動する（図８（ｃ）及び図８（ｄ）参照）。同時に、当接面２２ａは、Ｚ軸に沿って適宜の距離だけ相対運動する（図７（ｃ）及び図７（ｄ）参照）。すなわち、試験体Ｔの後端部Ｔｅは、試験体Ｔを押す行程の後半において、Ｚ軸に沿って相対運動自由で、Ｚ軸に回動拘束であり、Ｙ軸に沿って相対運動拘束で、Ｙ軸に回動拘束の状態となる。
なお、ここで、規制部材１２のガイド軸部１３の下端部にストッパ１３Ｓが設けられている場合、規制部材１２に対する回動部材２０のＺ軸に沿う更なる相対運動は、回動部材２０の被ガイド軸部の下端部がストッパ１３Ｓに当接した時点で規制される。すなわち、インパクタ１０に対する試験体Ｔの後端部ＴｅのＺ軸に沿う相対運動が拘束の状態となる。
なお、ここで、規制部材１２のガイド軸部１３の下端部にストッパ１３Ｓが設けられている場合、規制部材１２に対する回動部材２０のＺ軸に沿う更なる相対運動は、回動部材２０の被ガイド軸部の下端部がストッパ１３Ｓに当接した時点で規制される。すなわち、インパクタ１０に対する試験体Ｔの後端部ＴｅのＺ軸に沿う相対運動が拘束の状態となる。
【0041】
【0042】
このように、本実施形態に係る衝撃試験装置１００及び衝撃試験装置１００を用いた衝撃試験方法によれば、衝撃試験装置１００が、Ｘ軸に直交する第１座標軸に係る少なくとも１自由度が自由となるように、インパクタ１０と試験体Ｔとを連結する連結部Ｊを備えているので、実際に衝突物が車両２００に衝突する際の部分構造の変形モードを適切に模擬できる。また、衝撃試験装置１００が規制部材１２を備えているので、実際に衝突物が車両２００に衝突する行程の途中で、部分構造の拘束状態が自由から拘束に変化するような、実際に衝突物が車両２００に衝突する際の部分構造の変形モードの変化を適切に模擬できる。
【0043】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、試験体Ｔ及びインパクタ１０の他方と、回動部材２０とが、互いの相対運動のうちのＸ軸（インパクタ１０の運動方向）と直交するＺ軸に係る２自由度（Ｚ軸に沿う相対運動及びＺ軸周りの回動）が自由になるように連結されている場合で説明したが、これに限らない。すなわち、互いの相対運動のうちのＸ軸と直交する第１座標軸に係る少なくとも１自由度が自由になるように連結されていればよい。
上述の実施形態では、試験体Ｔ及びインパクタ１０の他方と、回動部材２０とが、互いの相対運動のうちのＸ軸（インパクタ１０の運動方向）と直交するＺ軸に係る２自由度（Ｚ軸に沿う相対運動及びＺ軸周りの回動）が自由になるように連結されている場合で説明したが、これに限らない。すなわち、互いの相対運動のうちのＸ軸と直交する第１座標軸に係る少なくとも１自由度が自由になるように連結されていればよい。
【0044】
例えば、試験体Ｔ及びインパクタ１０の他方と、回動部材２０とが、互いの相対運動のうちのＸ軸と直交するＺ軸に係る１自由度（Ｚ軸周りの回動）が自由（Ｘ軸に係る２自由度を除く、Ｙ軸及びＺ軸に係る４自由度のうち、１自由度は自由で３自由度は拘束）になるように連結されていてもよい。
【0045】
例えば、試験体Ｔ及びインパクタ１０の他方と、回動部材２０とが、互いの相対運動のうちのＸ軸と直交するＺ軸に係る１自由度（Ｚ軸に沿う相対運動）が自由（Ｘ軸に係る２自由度を除く、Ｙ軸及びＺ軸に係る４自由度のうち、１自由度は自由で３自由度は拘束）になるように連結されていてもよい。
【0046】
例えば、試験体Ｔ及びインパクタ１０の他方と、回動部材２０とが、互いの相対運動のうちのＸ軸と直交するＹ軸に係る１自由度（Ｙ軸周りの回動）が自由（Ｘ軸に係る２自由度を除く、Ｙ軸及びＺ軸に係る４自由度のうち、１自由度は自由で３自由度は拘束）になるように連結されていてもよい。
【0047】
例えば、試験体Ｔ及びインパクタ１０の他方と、回動部材２０とが、互いの相対運動のうちのＸ軸と直交するＹ軸に係る２自由度（Ｙ軸に沿う相対運動、Ｙ軸周りの回動）が自由（Ｘ軸に係る２自由度を除く、Ｙ軸及びＺ軸に係る４自由度のうち、１自由度は自由で３自由度は拘束）になるように連結されていてもよい。
【0048】
例えば、試験体Ｔ及びインパクタ１０の他方と、回動部材２０とが、互いの相対運動のうちのＸ軸と直交するＹ軸及びＺ軸に係る４自由度（Ｙ軸に沿う相対運動、Ｙ軸周りの回動、Ｚ軸に沿う相対運動、Ｚ軸周りの回動）が自由（Ｘ軸に係る２自由度を除く、Ｙ軸及びＺ軸に係る４自由度のうち、４自由度が自由）になるように連結されていてもよい。
【0049】
上述の各例を実現するための具体的な構造としては、例えば、連結部Ｊを、連結部Ｊを構成する軸部（ガイド軸部１３及び被ガイド軸部２１）が、自由となる座標軸に沿うような姿勢となるようにする。そして、その座標軸に係る回動を拘束する場合は、例えば、自由となる座標軸に沿うレールをガイド軸部１３に設け、そのレールに嵌る溝を被ガイド軸部２１に設ければよい。また、その座標軸に係る相対運動を拘束する場合は、例えば、被ガイド軸部２１の両端部に当接する突片を、ガイド軸部１３の対応する位置に設ければよい。また、Ｙ軸及びＺ軸に係る４自由度を自由にする場合は、連結部Ｊを球面同士で軸支する構造としてもよい。
【符号の説明】
【0050】
１０ インパクタ
１１ アクチュエータ
１２ 規制部材
１３ ガイド軸部
１４ 規制面
２０ 回動部材
２１ 被ガイド軸部
２２ 当接部
２２ａ 当接面
２３ 固定部材
１００ 衝撃試験装置
２００ 車両
Ｂ 剛節点
ＢＢ 剛節点
ＢＰ フロントバンパー
ＣＡ キャビン
ＣＭ コネクションメンバー
ＦＭ フロントメンバー
Ｊ 連結部
ＭＦ メインフレーム
ＯＢ 障害物
Ｔ 試験体
Ｔｅ 後端部
Ｔｗ 前端部
ＵＭ アッパーメンバー
Ｗ 剛体壁
α 割合
β 鋭角
１１ アクチュエータ
１２ 規制部材
１３ ガイド軸部
１４ 規制面
２０ 回動部材
２１ 被ガイド軸部
２２ 当接部
２２ａ 当接面
２３ 固定部材
１００ 衝撃試験装置
２００ 車両
Ｂ 剛節点
ＢＢ 剛節点
ＢＰ フロントバンパー
ＣＡ キャビン
ＣＭ コネクションメンバー
ＦＭ フロントメンバー
Ｊ 連結部
ＭＦ メインフレーム
ＯＢ 障害物
Ｔ 試験体
Ｔｅ 後端部
Ｔｗ 前端部
ＵＭ アッパーメンバー
Ｗ 剛体壁
α 割合
β 鋭角
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】