【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
この発明は、例えば、自動車の安全基準を満た
すための試験に用いられる衝撃試験装置の衝撃用
振子の改良に関するものである。
自動車の衝突時に多発する乗員人身事故の一つ
に、乗員前頭部とインストルメントパネルとの間
あるいは前方座席のシートバツク後面との間での
激突があり、しばしば重大な結果をもたらしてい
る。このような乗員前頭部の激突は、第１図に示
すように、自動車Ｍの衝突に伴う車体の急停止時
に、乗員Ｐが慣性力によつて急速に前傾姿勢とな
るために起るものであつて、この際の人身事故発
生を回避するために、現在では、自動車に安全ベ
ルトやエアーバツク等の安全装置を備え付けるよ
うにしたり、あるいはインストルメントパネルや
シートバツクの構造自体についても衝撃吸収が可
能である構造としたりするなどの義務付けがなさ
れており、新型自動車審査基準にもとづいた衝撃
吸収性判定試験が実施されている。
この発明は、このような審査基準による衝突状
態を機械的に再現する模擬作動装置（simulator）
と、判定に必要なデータ類を連続的に測定記録す
る自動計測記録装置とを備えた頭部衝撃試験装置
（Headform tester）において、模擬作動装置の
主体をなす衝撃用振子の特性を改良したものであ
る。
上記した衝撃用振子における従来からの技術基
準の一部を第１表に示す。
The present invention relates to an improvement in an impact pendulum of an impact testing device used, for example, in tests to meet automobile safety standards. BACKGROUND ART One type of accident that frequently causes injuries to occupants in automobile collisions is a collision between the forehead of the occupant and the instrument panel or the rear surface of the seatback of the front seat, often resulting in serious consequences. As shown in Figure 1, such a collision of the occupant's forehead occurs because the occupant P rapidly leans forward due to inertial force when the vehicle M suddenly stops due to a collision. In order to avoid accidents resulting in injury or death, cars are now equipped with safety devices such as safety belts and airbags, and the structure of the instrument panel and seatback itself can absorb shock. It is now compulsory for vehicles to have a certain structure, and shock absorption tests are being conducted based on new vehicle examination standards. This invention is a simulator that mechanically reproduces a collision condition based on such examination standards.
A headform tester equipped with an automatic measuring and recording device that continuously measures and records the data necessary for judgment, with improved characteristics of the impact pendulum that forms the main part of the simulating actuation device. It is. Table 1 shows some of the conventional technical standards for the above-mentioned impact pendulum.
【表】
なお、第１表において、頭部模型の衝突速度
は、衝撃用振子の自由落下あるいは推進機構によ
り与えられるものである。
ところで、自動車のインストルメントパネル等
において衝突の際の損傷度合を数値的に求めるこ
とは、人間の体格差，事故における車と乗員の動
力学的条件，顔面および頭脳への損傷状況等の
種々の要因が重なり合うためなかなか困難であ
り、したがつて従来の場合には、乗員の代わりに
人体と同形のダミーを用い、直線的加速装置を使
用して試験したり、あるいは実際に車を衝突させ
て試験したりすることが行われてきており、さら
に現在では頭部衝撃試験装置を使用して試験する
ことも行われるようになつてきている。
この頭部衝撃試験装置では、当初は衝撃用振子
として6.8Kgの重さの球体を使用し、この球体を
紐で所定の高さに吊るした単振子を用いていた
が、この場合にはデータの測定がなかなか困難で
あるため、現在では頭部模型を組付けた剛体の衝
撃用振子を乗員と同じく頭部模型上を上にして基
準に合わせた姿勢で使用するように変わつてき
た。ところが、このような剛体の衝撃用振子の衝
撃特性を前記した単振子と等しくするためには、
剛体動力学上の複振子、すなわち、物理振子の理
論を適用することにより、その特性が単振子と完
全に同一となるように修正されたものでなければ
ならない。
これに関し、INSTRUMENT PANEL
LABORATORY INPACT TEST
PROCEDURE―SAE 1921（FS 201）SAE
RECOMMENDED PRACTICE（Report of
Body Engineering Commitee approved June
1965）においては、上記修正に際して、次式によ
り修正おもりの重量および取付位置を算出するよ
うに推奨している。
Mcw×Lcw2＝IT−Ip …(1)
Mcw×Lcw＝IT／Ｌ−（Lcg×Mp） …(2)
Ｌ＝Ip＋（Mcw×Lcw2）／MT×ｌ …(3)
ただし、
Ｌ：軸心より要求撃心までの長さ
IT：軸心まわりの所要慣性モーメント
Ip：未修正振子の軸心まわりの慣性モーメント
Mcw：修正おもりの質量
Mp：未修正振子の質量
MT：修正済振子の質量
Lcw：軸心より修正おもりまでの長さ
Lcg：軸心より未修正振子重心までの長さ
ｌ：軸心より修正済振子重心までの長さ
Ｗ：修正済振子の重量
Wcw：修正おもりの重量
である。
第２図は単振子型衝撃用振子の説明図であつ
て、１は重量6.8Kg，直径165mmの球状頭部模型、
２は球状頭部模型１の重心点、３は吊り糸、４は
球状頭部模型１の回転軸心となる吊り糸３の固定
点、Ｌは吊り点の固定点（軸心）４から撃心（頭
部模型１の重心点２）までの長さである。
ここで、頭部有効重量Ｗと、振子の回転軸４ま
わりの慣性モーメントITと、振子周期Ｔとの関係
は次のようになる。
IT＝Ｗ／ｇL2 …(4)
したがつて、この関係がそのまま複振子、すな
わち物理振子の撃心有効重量，軸心より撃心まで
の長さ，および周期と一致すれば、両振子の静的
ならびに動的条件が完全に一致していることにな
る。
衝撃用振子の基準は、第２図に示したような単
振子であるが、前述したように、吊り糸３で吊り
下げた球状頭部模型１を衝突させる衝撃試験は、
被試験体を逆に取付けまた形状等多くの要素に左
右されるので、正確なデータを取り出すことは極
めて困難である。そこで、第３図に示すように、
一端を回転軸心１４とする桿１５に、重心点１２
をもつ頭部模型１１を所要の長さＬをおいて固着
し、桿１５に沿つて移動且つ固定できるようにし
た修正おもり１６によつて軸心１４より修正おも
り１６までの長さLcwを調整できるようにし、こ
れにより頭部模型１１が撃心としての条件を満足
するように考慮した物理振子が考え出された。こ
のような物理振子では、いうまでもなく、修正お
もり１６の重量も変更できるものであり、調整範
囲は広いという特長をもつている。
この種の物理振子は、衝撃用振子として広範囲
の基準値に使用することができるので、一見した
ところ便利なように思われるが、衝撃時の桿剛性
や頭部模型外方にまで延びている桿が障害になる
という欠点があり、そのため第４図ａ，ｂ，ｃに
示すような剛性の高い部材を用いたものが開発さ
れた。すなわち、第４図に示す衝撃用振子は、剛
性の高い桿２５の一端側を回転軸心２４とし、他
端側に重心相当点２２をもつ頭部模型２１を取り
付け、さらに振子に対して機械的な速度を与える
ために推力受２７を取り付けた構造をなすもので
ある。このとき、衝撃試験に際して、衝撃用振子
が頭部模型２１の衝突点以外の部分で車体やその
他の部分に当たつた場合には不正確なデータを取
り出す原因となるため、衝撃用振子は第４図ａ，
ｂ，ｃに示すように逆Ｊ字形をなすような形状と
し、状況に応じて選択使用することができるよう
になつている。しかし、この場合にも物理振子と
して要求される所定の特性を具備していなければ
ならないことはいうまでもない。いいかえれば、
第４図に示す衝撃用振子においても、頭部模型２
１の重心相当点２２はこの振子の撃心と一致し、
かつ有効重量は6.8Kgでなければならない。
ところが、実際にこのような衝撃用振子を設計
した場合、要求される軸心より撃心までの長さＬ
すなわち回転軸心２４より頭部模型２１の重心相
当点２２までの長さが大きいときには、式(1)のIT
が式(4)に示すようにＬの二乗で増大するためIT―
Ipも増加し、その結果式(1)，(2)より得られる軸心
より修正おもりまでの長さLcwが衝撃用振子の構
造体内に収容しきれない長さとなることが起り、
頭部模型２１の重心相当点２２を撃心と一致させ
る修正は極めてむつかしくなるという問題を有し
ている。
参考までに、第４図ａ，ｂ，ｃに示す構造の衝
撃用振子において、頭部模型２１の重心相当位置
（すなわち撃心位置）を変えた場合の修正おもり
の重量および位置の試算例を第２表に示す。[Table] In Table 1, the collision speed of the head model is given by the free fall of the impact pendulum or the propulsion mechanism. By the way, numerically determining the degree of damage in the event of a collision on a car's instrument panel, etc., depends on various factors such as differences in human physique, the dynamic conditions of the car and its occupants during the accident, and the extent of damage to the face and brain. This is difficult due to the combination of factors, and conventional methods have been to use a dummy with the same shape as a human body instead of the occupant, test using a linear acceleration device, or actually crash the car. In addition, head impact testing devices are now being used for testing. This head impact test device originally used a sphere weighing 6.8 kg as an impact pendulum, and a simple pendulum with this sphere suspended at a predetermined height by a string. Because it is difficult to measure the impact, the current practice has been to use a rigid impact pendulum with a head model attached, in a posture that matches the standard with the head model facing up, just like the passenger. However, in order to make the impact characteristics of such a rigid impact pendulum equal to those of the simple pendulum described above,
It must be a double pendulum based on rigid body dynamics, that is, it must be modified so that its characteristics are completely the same as that of a simple pendulum by applying the theory of physical pendulums. In this regard, the INSTRUMENT PANEL
LABORATORY INPACT TEST
PROCEDURE-SAE 1921 (FS 201) SAE
RECOMMENDED PRACTICE（Report of
Body Engineering Committee approved June
(1965) recommends calculating the weight and mounting position of the correction weight using the following formula when making the above correction. Mcw×Lcw 2 = I T −Ip…(1) Mcw×Lcw=I T /L−(Lcg×Mp)…(2) L=Ip+(Mcw×Lcw 2 )/M T ×l…(3) However , L: Length from the axis to the required center of impact I T : Required moment of inertia around the axis Ip: Moment of inertia around the axis of the uncorrected pendulum Mcw: Mass of the corrected weight Mp: Mass of the uncorrected pendulum M T : Mass of the corrected pendulum Lcw: Length from the axis center to the corrected weight Lcg: Length from the axis center to the uncorrected pendulum center of gravity l: Length from the axis center to the corrected pendulum center of gravity W: Weight of the corrected pendulum Wcw: Weight of correction weight. Figure 2 is an explanatory diagram of a single pendulum type impact pendulum, in which 1 is a spherical head model with a weight of 6.8 kg and a diameter of 165 mm;
2 is the center of gravity of the spherical head model 1, 3 is a hanging string, 4 is a fixed point of the hanging string 3, which is the rotation axis of the spherical head model 1, and L is a shot from the fixed point (axis center) 4 of the hanging point. This is the length to the center (center of gravity point 2 of the head model 1). Here, the relationship between the head effective weight W, the moment of inertia I T around the rotation axis 4 of the pendulum, and the pendulum period T is as follows. I T =W/gL 2 …(4) Therefore, if this relationship matches the strike center effective weight, the length from the axis to the strike center, and the period of a double pendulum, that is, a physical pendulum, the static and dynamic conditions of both pendulums will be completely the same. This means that the The standard impact pendulum is a simple pendulum as shown in Fig. 2, but as mentioned above, the impact test in which the spherical head model 1 suspended by the hanging string 3 collides with the
It is extremely difficult to extract accurate data because it depends on many factors, such as whether the test object is mounted upside down or its shape. Therefore, as shown in Figure 3,
A center of gravity 12 is attached to a rod 15 whose one end is the rotation axis 14.
A head model 11 having a shape is fixed at a required length L, and the length Lcw from the axis 14 to the correction weight 16 is adjusted by a correction weight 16 that can be moved and fixed along the rod 15. A physical pendulum was devised in which the head model 11 satisfies the conditions as the center of impact. Needless to say, such a physical pendulum has the feature that the weight of the correction weight 16 can be changed, and the adjustment range is wide. This type of physical pendulum may seem useful at first glance as it can be used as an impact pendulum for a wide range of reference values, but it also has problems with rod rigidity during impact and extends to the outside of the head model. There is a drawback that the rod becomes an obstacle, so a system using highly rigid members as shown in Fig. 4 a, b, and c was developed. That is, the impact pendulum shown in FIG. 4 has one end of a highly rigid rod 25 as the rotation axis 24, a head model 21 with a point 22 corresponding to the center of gravity attached to the other end, and a machine attached to the pendulum. It has a structure in which a thrust receiver 27 is attached to provide a high speed. At this time, during the impact test, if the impact pendulum hits the vehicle body or other parts of the head model 21 other than the collision point, it may cause inaccurate data to be retrieved, so the impact pendulum is Figure 4a,
As shown in b and c, it is shaped like an inverted J, and can be selectively used depending on the situation. However, it goes without saying that in this case as well, it must have the predetermined characteristics required as a physical pendulum. In other words,
In the impact pendulum shown in Fig. 4, the head model 2
The point 22 corresponding to the center of gravity of 1 coincides with the center of impact of this pendulum,
And the effective weight must be 6.8Kg. However, when actually designing such an impact pendulum, the required length L from the axis center to the center of impact is
In other words, when the length from the rotation axis 24 to the point 22 corresponding to the center of gravity of the head model 21 is longer, I T in equation (1)
increases with the square of L as shown in equation (4), so I T -
Ip also increases, and as a result, the length Lcw from the axis to the correction weight obtained from equations (1) and (2) becomes too long to be accommodated within the structure of the impact pendulum.
The problem is that it is extremely difficult to correct the point 22 corresponding to the center of gravity of the head model 21 to coincide with the center of impact. For reference, here is an example of the trial calculation of the weight and position of the correction weight when the position corresponding to the center of gravity of the head model 21 (i.e., the center of impact position) is changed in the impact pendulum having the structure shown in Fig. 4 a, b, and c. Shown in Table 2.
【表】
第２表において、例１および例２の場合の長さ
Ｌは第１表に示した日本基準に合致しているが、
例３の場合の長さＬは現在自動車審査試験に使用
している米国製ヘツドフオームテスターにおいて
採用している値であり、頭部模型中心を物理振子
の撃心と一致させる修正が困難である。そのた
め、どのような解決手段を用いているかが問題と
なるが、自動車メーカーの関係者が調査したとこ
ろ、英米各々次のごとく修正した振子を用いてい
ることがわかつた。
◎ 米国の場合
衝撃性に主体をおき、頭部模型の位置すなわち
Ｌ＝790mmにおける慣性モーメントを基準値に合
わせている。従つて、振子によつて数値は異なる
が、一例を示すと、静的重量は約7.4Kgとなり、
理論上の撃心位置は回転軸心より約722mmとなる。
◎ 英国の場合
頭部模型の位置における静的重量を基準値6.8
Kgとなるように修正使用している。
しかしながら、このような修正は振子特性の基
本である物理振子の理論より外れた振子となり、
衝撃試験機としての品質上最高のものとはいえな
いばかりか、自動車メーカーとしても英米それぞ
れに応じた試験データを採取する必要があるた
め、試料製作を含めて二重の手間がかかるという
問題を有していた。
この発明は、以上述べてきた従来の問題点を解
消することを目的としてなされたものであり、物
理振子の原点に戻り、その特性を分析検討した結
果新規な修正法を見い出すことに成功し、この修
正法により修正された衝撃用振子は物理振子とし
て完全に要望を満たすものである。すなわち、こ
の発明は、一端側が枢着され、他端側の所要回転
半径上に打撃中心をもつ打撃部を有する衝撃試験
装置の衝撃用振子において、前記打撃中心を物理
振子の撃心とするべく、前記衝撃用振子の枢着軸
の軸心線上に重心を置く慣性モーメント補正体を
設けたことを特徴とするものである。
以下、この発明に係る衝撃試験装置の衝撃用振
子の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
第５図はこの発明の一実施例による衝撃用振子
３０を示す図であつて、３１は頭部模型、３４は
回転軸、３５は剛性の桿、３８は軸受、３９はホ
イール状の慣性モーメント補正体である。この場
合、剛性の桿３５は、一端側を回転軸３４と結合
した主桿３５ａと、主桿３５ａの他端側に連結し
た傾斜桿３５ｂと、傾斜桿３５ｂの他端側に固定
した補助桿３５ｃとからなり、補助桿３５ｃの端
部に頭部模型３１を固定したものである。また、
回転軸３４は軸受３８により枢支されて、剛性の
桿３５および頭部模型３１が回転可能となつてい
る。さらに、回転軸３４には、ホイール状の慣性
モーメント補正体３９を当該回転軸３４と同軸状
態すなわち回転軸３４の回転中心と慣性モーメン
ト補正体３９の重心とが一致する状態で固定して
ある。
次に作用について説明する。
先に第２表の例３において示したように、衝撃
用振子の回転中心から頭部模型中心までの長さＬ
が大きくなると、頭部模型を撃心とするために
は、有効重量6.8Kgの回転軸まわりの慣性モーメ
ントは式(4)により求められ、第１０図に示すよう
にL2に比例して増大する。ところで、第４図ａ，
ｂ，ｃの三種の振子の長さＬを79cmとした場合の
回転軸まわりの慣性モーメントIpは、それぞれ
34047（第１０図の〇位置）、35470（第１０図の△
位置）、38949（第１０図の□位置）となり、振子
に必要な回転軸まわりの慣性モーメントIT＝680
０／９８０×792＝43304.9（第１０図の×点）との差は
大きく、式(1)(2)(3)によるSAE修正方式では修正
おもりの位置が振子構造物より外れた場所とな
り、取付不可能となることは前述したとおりであ
る。そして、この問題を解決するために、振子の
各部に二次的な修正おもりを追加した場合には、
重量および慣性モーメントのみならず重心位置の
移動も生ずることとなるので、これらによる数値
が相互作用を起して修正は著しく困難なものにな
る。
そこで、この発明による修正法では上述したよ
うな現象を避けるため、それぞれの修正範囲を単
純化したものであり、第５図に示す衝撃用振子を
基にその基本的思想を説明する。
第５図に示す衝撃用振子３０の回転軸３４まわ
りの慣性モーメントIpは、前述したように、振子
の形状により数値は異なるもののいずれも所要の
慣性モーメントITよりも大幅に下回つている。そ
こで、この慣性モーメントの不足量を補充するの
がホイール状の慣性モーメント補正体３９であ
る。
この実施例の場合には、慣性モーメント補正体
３９は回転軸３４の延長上に固定されている。こ
の慣性モーメント修正ホイール３９は真円形をな
し、その重心と回転軸３４の軸心とが一致するよ
うに取り付けてある。このとき、慣性モーメント
補正体３９は、その重心が回転軸３４の軸心と一
致しているならば、真円形に限定されるものでは
なく、四角形，長四角形，六角形，八角形等任意
である。しかし、真円形の場合には重心および慣
性モーメントの精度上最も好ましく且つ製作もし
やすものである。
このような慣性モーメント補正体３９を設置す
るにあたつては、慣性モーメント補正体３９の回
転軸３４まわりの固有慣性モーメントをIwとし
た場合に、Iw≦IT−Ipとなるように寸法設定すれ
ばよい。
そこで、何種類か慣性モーメントIpの値の異な
る衝撃用振子にそれぞれ専用の慣性モーメント補
正体３９を用意する場合には、Iw＝IT−Ipで良い
が、この場合は振子の頭部模型（撃心）３１の有
効重量をあらかじめ6.8Kgに修正した振子の慣性
モーメントIpの値を用いなければならない。
一方、何種類かの振子に共通の慣性モーメント
補正体３９を用いる場合には、慣性モーメントIp
の最も大きい振子により固有慣性モーメントIw
を決定し、その他の振子の慣性モーメント不足分
は式(1)(2)(3)のSAE方式により修正おもりの目方
および取付位置を求める必要がある。
慣性モーメント補正体３９の重心は、回転軸３
４の軸心線上にある関係上、衝撃用振子の重量お
よび重心変化はなく、慣性モーメントのみを修正
することになるが、強固な回転軸３４で結合され
ているため、理論上は剛体動力学上の物理振子と
なる。
したがつて、慣性モーメント補正体３９によつ
て修正されたのちの慣性モーメントITは、第１０
図（◎，〓，〓位置）に示すように不足分だけ修
正された値となり、軸心まわりの所用慣性モーメ
ント（Ｌ＝79cmの場合は約43304.9の値となる位
置すなわち×点）に近づけあるいは一致させるこ
とが可能である。
第６図はこの発明の他の実施例による衝撃用振
子を示す図であつて、３１は頭部模型、３４は回
転軸、３５は剛性の桿、３８は軸受、３９はホイ
ール状の慣性モーメント修正ホイールである。こ
の衝撃用振子では、この発明の実用性を高めるた
めに、形状の異つた振子頭部（例えば第４図ａ，
ｂ，ｃの上半部分参照）の交換を容易にできるよ
うにしたものであり、慣性モーメント補正体３９
を桿３５の回転軸まわりの構造と一体化し、この
慣性モーメント補正体３９の外周側の一部に取付
用フランジ４１を溶接等により固定すると共に、
剛性の桿３５の端部に別の取付用フランジ４２を
溶接等により固定して、両取付用フランジ４１，
４２をボルト４３によつて結合・分離できるよう
にしたものである。
このような構造の衝撃用振子を使用する場合に
も、取付用フランジ４２より頭部の振子部分の回
転軸まわりの慣性モーメントおよび頭部模型の有
効重量を第５図をもとに説明したと同じ修正法で
修正しておけばよく、適宜取付用フランジ４１，
４２の部分で結合・分離することにより、何種類
もの形状の異つた振子の交換使用が極めて容易と
なる。
第７図はこの発明のさらに他の実施例による衝
撃用振子を示す図であつて、慣性モーメント修正
ホイール３９の形状が真円形に限らず任意のもの
で差支えないことを示すものである。すなわち、
この実施例では、慣性モーメント補正体３９の形
状を長四角とし、その取付も桿３５の方向に対し
て任意の角度で差支えないことを示している。
第８図および第９図はこの発明のさらに他の実
施例による衝撃用振子を示す図であつて、慣性モ
ーメント補正体３９を長四角とし且つ桿３５の回
転軸３４まわりに組み込み、補正体３９の上端部
に桿３５の下端部を第９図に示すごとく差し込ん
でボルト４５により固定する構造とし、所要形状
の振子頭部との交換を容易にしたものである。な
お、差込方式とせずに第６図と同様のフランジに
よる連結方式とすることも可能であり、また、桿
３５と補正体３９とを分割しない一体構造とする
ことも可能である。
なお、上述した各実施例では、頭部衝撃試験装
置（ヘツドフオームテスター）を例にとつて説明
したが、このような装置の衝撃用振子の振子性能
の向上に限らず、振子方式を用いる各種の衝撃試
験装置の振子特性の向上に応用することができ
る。
以上説明してきたように、この発明によれば、
一端側が枢着され、他端側の所要回転半径上に打
撃中心をもつ打撃部を有する衝撃試験装置の衝撃
用振子において、前記打撃中心を物理振子の撃心
とするべく、前記衝撃用振子の枢着軸の軸心線上
に重心を置く慣性モーメント補正体を設けて慣性
モーメントの修正をはかるようにしたから、修正
された衝撃用振子は物理振子として完全に要望を
満たしたものであり、データの測定が容易でかつ
正確であり、例えば頭部衝撃試験装置の衝撃用振
子に適用した場合には、英米いずれの試験方式を
も同時に満足した試験が可能となるばかりでな
く、車体の形状に見合つた形状の振子を用いる従
来の第４図に例示する振子構造の大部分を１個の
基礎にまとめることが可能となり、したがつて形
状変化のある頭部模型に近い部分のみを交換すれ
ば良く、試験に要する手間は大幅に軽減されるな
どの非常に優れた効果を有する。[Table] In Table 2, the length L in Examples 1 and 2 conforms to the Japanese standards shown in Table 1, but
The length L in Example 3 is the value used in the American head form tester currently used for automobile inspection tests, and it is difficult to correct the center of the head model to match the center of impact of the physical pendulum. . Therefore, the question is what kind of solution is being used, but when officials from car manufacturers investigated, they found that the UK and US each use a modified pendulum as shown below. ◎ In the case of the United States The main focus is on impact resistance, and the moment of inertia at the position of the head model, that is, L = 790 mm, is adjusted to the standard value. Therefore, although the values differ depending on the pendulum, as an example, the static weight is approximately 7.4Kg,
The theoretical center of impact is approximately 722mm from the center of rotation. ◎ In the case of the UK, the static weight at the position of the head model is set to the standard value 6.8
I have modified it to be in Kg. However, such modifications result in a pendulum that deviates from the theory of the physical pendulum, which is the basis of pendulum characteristics.
Not only is it not the best in terms of quality as an impact tester, but it also requires double effort, including sample preparation, as the automaker needs to collect test data for each country in the UK and US. It had This invention was made with the aim of solving the conventional problems mentioned above, and as a result of returning to the origin of the physical pendulum and analyzing its characteristics, we succeeded in finding a new modification method. The impact pendulum modified by this modification method completely satisfies the requirements as a physical pendulum. That is, the present invention provides an impact pendulum for an impact testing device that has a striking part that is pivotally mounted at one end and has an impact center on a required radius of rotation at the other end, in order to make the impact center the center of impact of the physical pendulum. The present invention is characterized in that a moment of inertia corrector is provided whose center of gravity is located on the axis of the pivot shaft of the impact pendulum. Hereinafter, embodiments of the impact pendulum of the impact testing apparatus according to the present invention will be described in detail based on the drawings. FIG. 5 is a diagram showing an impact pendulum 30 according to an embodiment of the present invention, in which 31 is a head model, 34 is a rotating shaft, 35 is a rigid rod, 38 is a bearing, and 39 is a wheel-like moment of inertia. It is a corrector. In this case, the rigid rods 35 include a main rod 35a whose one end is connected to the rotating shaft 34, an inclined rod 35b connected to the other end of the main rod 35a, and an auxiliary rod fixed to the other end of the inclined rod 35b. 35c, and a head model 31 is fixed to the end of the auxiliary rod 35c. Also,
The rotating shaft 34 is pivotally supported by a bearing 38, so that the rigid rod 35 and the head model 31 can rotate. Further, a wheel-shaped moment of inertia corrector 39 is fixed to the rotating shaft 34 in a coaxial state with the rotating shaft 34, that is, in a state in which the center of rotation of the rotating shaft 34 and the center of gravity of the moment of inertia corrector 39 coincide. Next, the effect will be explained. As previously shown in Example 3 of Table 2, the length L from the center of rotation of the impact pendulum to the center of the head model
As becomes larger, in order to make the head model the center of impact, the moment of inertia around the axis of rotation with an effective weight of 6.8 kg is calculated using equation (4), and increases in proportion to L 2 as shown in Figure 10. do. By the way, Figure 4a,
When the length L of the three types of pendulums b and c is 79 cm, the moment of inertia Ip around the rotation axis is respectively
34047 (○ position in Figure 10), 35470 (△ position in Figure 10)
position), 38949 (□ position in Figure 10), and the moment of inertia around the rotation axis required for the pendulum I T = 680
The difference from 0/980 x 79 2 = 43304.9 (X point in Figure 10) is large, and in the SAE correction method using equations (1), (2), and (3), the position of the correction weight is off from the pendulum structure. As mentioned above, it becomes impossible to attach. To solve this problem, if we add secondary correction weights to each part of the pendulum,
Since not only the weight and the moment of inertia but also the center of gravity shift will occur, these values will interact and correction will be extremely difficult. Therefore, in the correction method according to the present invention, in order to avoid the above-mentioned phenomenon, each correction range is simplified, and the basic idea thereof will be explained based on the impact pendulum shown in FIG. Although the moment of inertia Ip around the rotating shaft 34 of the impact pendulum 30 shown in FIG. 5 differs depending on the shape of the pendulum as described above, all of them are significantly lower than the required moment of inertia I T . Therefore, the wheel-shaped moment of inertia corrector 39 is used to supplement this insufficient moment of inertia. In this embodiment, the moment of inertia compensator 39 is fixed on an extension of the rotating shaft 34. This moment of inertia correction wheel 39 has a perfect circular shape, and is mounted so that its center of gravity coincides with the axis of the rotating shaft 34. At this time, the moment of inertia corrector 39 is not limited to a perfectly circular shape as long as its center of gravity coincides with the axial center of the rotating shaft 34, and may have any shape such as a rectangle, rectangle, hexagon, or octagon. be. However, a perfectly circular shape is most preferable in terms of the accuracy of the center of gravity and moment of inertia, and is also easy to manufacture. When installing such a moment of inertia compensator 39, the dimensions should be set so that Iw≦I T −Ip, where Iw is the specific moment of inertia of the moment of inertia compensator 39 around the rotation axis 34. do it. Therefore, if a dedicated moment of inertia corrector 39 is prepared for several types of impact pendulums with different values of moment of inertia Ip, Iw = I T - Ip may be used, but in this case, the head model of the pendulum ( The value of the moment of inertia Ip of the pendulum must be used, with the effective weight of the center of impact) 31 corrected in advance to 6.8Kg. On the other hand, when using the moment of inertia corrector 39 common to several types of pendulums, the moment of inertia Ip
Due to the largest pendulum, the specific moment of inertia Iw
It is necessary to determine the other inertia moment shortfalls of the pendulum and find the direction and mounting position of the correction weight using the SAE method of equations (1), (2), and (3). The center of gravity of the moment of inertia corrector 39 is the rotation axis 3
4, there is no change in the weight or center of gravity of the impact pendulum, and only the moment of inertia is corrected, but since it is connected by a strong rotating shaft 34, theoretically rigid body dynamics It becomes the physical pendulum above. Therefore, the moment of inertia I T after being corrected by the moment of inertia corrector 39 is
As shown in the figure (◎, 〓, 〓 positions), the value is corrected by the shortfall and approaches the required moment of inertia around the axis (the position where the value is approximately 43304.9 in the case of L = 79 cm, that is, the × point) or It is possible to match. FIG. 6 is a diagram showing an impact pendulum according to another embodiment of the present invention, in which 31 is a head model, 34 is a rotating shaft, 35 is a rigid rod, 38 is a bearing, and 39 is a wheel-like moment of inertia. It is a correction wheel. In order to improve the practicality of this invention, this impact pendulum has a pendulum head with a different shape (for example, FIG. 4a,
b, c)) can be easily replaced, and the moment of inertia corrector 39
is integrated with the structure around the rotation axis of the rod 35, and a mounting flange 41 is fixed to a part of the outer circumferential side of the moment of inertia corrector 39 by welding or the like,
Another mounting flange 42 is fixed to the end of the rigid rod 35 by welding or the like, and both mounting flanges 41,
42 can be connected and separated using bolts 43. Even when using an impact pendulum with such a structure, the moment of inertia around the rotation axis of the pendulum portion of the head from the mounting flange 42 and the effective weight of the head model are explained based on Fig. 5. All you have to do is modify it using the same modification method, and adjust the mounting flange 41 as appropriate.
By connecting and separating at the portion 42, it becomes extremely easy to use pendulums of various shapes interchangeably. FIG. 7 is a view showing an impact pendulum according to still another embodiment of the present invention, and shows that the shape of the moment of inertia correction wheel 39 is not limited to a perfect circle, but may be any shape. That is,
In this embodiment, the shape of the moment of inertia corrector 39 is a rectangle, and it can be attached at any angle with respect to the direction of the rod 35. 8 and 9 are diagrams showing an impact pendulum according to still another embodiment of the present invention, in which the moment of inertia corrector 39 is a rectangular shape and is incorporated around the rotation axis 34 of the rod 35. The lower end of the rod 35 is inserted into the upper end as shown in FIG. 9 and fixed with a bolt 45, making it easy to replace the pendulum head with a desired shape. Note that it is also possible to use a flange-based connection method similar to that shown in FIG. 6 instead of using the insertion method, and it is also possible to have an integral structure in which the rod 35 and the correction body 39 are not separated. In each of the above-mentioned embodiments, a head impact tester (head form tester) was explained as an example, but the improvement is not limited to improving the pendulum performance of the impact pendulum of such a device. It can be applied to improve the pendulum characteristics of impact test equipment. As explained above, according to this invention,
In an impact pendulum for an impact testing device, which has a striking part which is pivotally mounted on one end side and has an impact center on the required rotation radius on the other end side, the impact pendulum is Since the moment of inertia was corrected by installing a moment of inertia corrector whose center of gravity was placed on the axial center line of the pivot shaft, the modified impact pendulum completely met the requirements as a physical pendulum, and the data For example, when applied to the impact pendulum of a head impact test device, it is not only possible to perform a test that satisfies both the British and American test methods, but also the shape of the vehicle body. Most of the conventional pendulum structure illustrated in Fig. 4, which uses a pendulum with a shape suitable for It has very good effects, such as greatly reducing the time and effort required for testing.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]
第１図は自動車衝突時の乗員の姿勢変化を示す
説明図、第２図は単振子型衝撃用振子の説明図、
第３図は修正おもりを取付けた従来の物理振子の
説明図、第４図ａ，ｂ，ｃは従来の剛性の高い桿
を用いた衝撃用振子の各々説明図、第５図ないし
第８図はこの発明の各実施例による衝撃用振子の
斜視図、第９図は第８図の修正ホイールと桿との
結合部分の断面説明図、第１０図は軸心より撃心
までの長さＬと慣性モーメントITとの関係を示す
グラフである。
３０……衝撃用振子、３１……頭部模型（打撃
部）、３４……回転軸（枢着軸）、３５……剛性の
桿、３８……軸受、３９……慣性モーメント補正
体。
Fig. 1 is an explanatory diagram showing the change in posture of an occupant during a car collision, Fig. 2 is an explanatory diagram of a single pendulum type impact pendulum,
Fig. 3 is an explanatory diagram of a conventional physical pendulum with a correction weight attached, Fig. 4 a, b, and c are explanatory diagrams of conventional impact pendulums using a rod with high rigidity, and Figs. 5 to 8 9 is a perspective view of an impact pendulum according to each embodiment of the present invention, FIG. 9 is an explanatory cross-sectional view of the connecting portion between the correction wheel and rod in FIG. 8, and FIG. 10 is a length L from the axis to the center of impact. It is a graph showing the relationship between the moment of inertia I T and the moment of inertia I T . 30... Impact pendulum, 31... Head model (impacting part), 34... Rotating shaft (pivot shaft), 35... Rigid rod, 38... Bearing, 39... Moment of inertia corrector.