 車体加工・改造・カスタム技術者のサポート |
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| 事業概要 改造車/特殊車輌 車枠応力測定試験 JIS D4606ヘッドレスト試験 内装材難燃性試験 構造変更申請 車体加工例 ALTO・LA 機能性/加工部品 推進軸加工 サスペンション用コイルスプリング 並行輸入車用機能部品 FM周波数変換器 |
車枠強度・剛性測定〜車枠応力測定試験 ● 概要 ここでは、車体・車枠・ボディーに切断・加工・延長を施した自動車の正規登録に必要となる車枠強度測定試験と、車体強度と法的要求の両面からみたご説明をいたします。 車両の切断・延長・形状変更などの加工や改造の実作業は材料と工具の知識、技術があれば可能ですが、公道を走れるよう法的な認可を取る分野は特殊な知識に相当します。 このページではボディー加工した車の法的な認可を得るための提出資料である車枠強度試験をご提供しています。国で定める車枠に関する要求を証明し、改造事前審査の車枠強度検討書を作成します。車体各部分にかかる応力を実車を用いて走行状態を測定することによって車体各部分の剛性や外力の大きさを見ることができ、補強の必要なところやコスト増となる無駄肉・過剰補強を削るためのデータとすることができます。 モノコックボディーの加工について有効です。 ● フレームの役割 自動車は、高性能のエンジンが注目されることが多いですが、駆動力を伝え自重を支えたり路面の凹凸による衝撃を受け止めることのできる高い強度のボデーがなければ車としての役目をはたすことができません。 ボディーは大変重要な働きをしています。 エンジンを支える骨格を形成し、乗員・積み荷を運び、走行中の荷重・衝撃に耐え、事故の際には乗員を保護するなどの役目があります。 ですから高い強度（高剛性）がないとこうした役目を果たすことができません。 また車体がゆがんだりねじれやすいと、サスペンションのアライメントを正常に保つことができないので、操縦安定性にも大きな影響を与えます。 このように自動車を構成する部品の中で骨格を形成する車体（ボディー）は大きな役割を担っています。 車体を加工する改造・カスタムを行う際に重要となるのが、車体の強度を損なわないように加工することです。 特に難易度高いのが、モノコックボディーの加工です。 モノコックボディーは全体の部品で車体を支える構造です。モノコックの「モノ」という言葉は「単一の」という意味であり、「コック」は卵などの殻を表しています。 全体の部品が「単一の」箱としてフレームを形成し、その箱が「卵の殻」のように全体で外力に対抗する強度を維持します。 モノコック構造はフレームがなくても全体の強度が確保できるので軽量化することができるメリットがありますが、改造や加工によって構造を変えてバランスが崩れると強度が著しく低下または変化してしまうというデメリットがあります。また過大入力によって塑性変形してしまったモノコック構造の骨格は元の形状に復元するのが困難になり、修理の難易度が高くなります。 フレーム付きの車はハシゴ型フレーム、バックボーン型フレーム、スペースフレームなど様々な形状のフレームがあります。 乗用車でフレーム構造はあまり見られなくなりましたが、トラックなどの貨物運搬用実用車には多く採用されています。 フレーム付き車両は強靱な枠組み構造として大きな荷重に耐えることができるので、ほとんどのトラックはフレーム構造を採用しています。 またスペースフレームは非常に高い強度を得られて、比較的自由なデザインを作れることから、レーシングカーなどのフレームとして多用されています。 スペースフレームはいまでも数多くのレーシングカテゴリーにおいて採用されていることからもわかるように、長い歴史を持ち、正しく設計されれば軽量、高剛性、高強度を高次元で両立することができる構造として高く評価されています。 ただし、あまり室内を広くとったり居住性を確保することは苦手な方式のようです。 また量産に向いていないという欠点もあるようです。現在レースカーは鋼よりも３〜５倍強靱で鋼の約１／３〜１／５の重量という軽量高剛性な特性を持つカーボン繊維（ＣＦＲＰ）を用いたモノコックフレーム／スペースフレームのハイブリッド構造に変わってきているようです。 どのフレーム方式を採用したとしても、独立したフレームが車枠としての強度を受け持つので車室設計の自由度が増すこと、車室内に振動が伝わりにくいので乗員が感じる静粛性が増すこともメリットといえます。 どのフレーム方式を採用したとしても、車体にかかる力を予想するのは非常に困難なものです。 自動車には乗員の重量、積み荷の重さ、路面からの入力による衝撃荷重、エンジンが発生する出力など、複雑な力がかかります。 それで実測によって車体各部にかかる力を測定することになります。 その方法は、「ひずみ試験」「歪み検査」と呼ばれる自動車応力測定です。 車体の重要構成部分に計測センサーを取り付け、実走行して負荷を与え、試験器によって車体のねじれ、ひずみを測定します。 そして、測定したひずみから割り出した応力と車体を構成する鋼材の特性・強さを比較して、かかった力と材料が持つ特性から安全率を割り出します。 これは、開発段階の車体の剛性を調査したり、改造の認可を得るときに国が定める安全率と測定した応力の数値を比較して基準以上であることを確認して証拠資料とする目的の試験です。 自動車メーカーも開発段階で車体各部のひずみ測定作業を行って、実車で安全確認・剛性確認をしていると聞いています。 ● ボディー強度の重要性 先ほど述べたとおり、モノコックボディーを切断・改変する作業はボディーの強度を著しく損なうことになります。 卵の殻を思いうかべてください。卵は丸い状態だと非常に強いものです。 ひびの入っていない卵を縦の状態で力をかけると、非常に薄いものなのに割れるまでかなりの力を必要とします。 なぜなら、殻（外板）がかかる力を大きな面積で均等に支え合うので力が分散され、薄い殻（外板）なのに大きな荷重に耐えることができるのです。 しかし、ヒビが入ったり一部が欠けたり割れたりしている状態で力をかけると、あっけなく割れてしまいます。 割れたり欠けたりした状態だと力が分散されず「応力集中」が生じます。 応力が集中すると外殻が持つ面積あたりの耐荷重特性を簡単にオーバーしてしまうので壊れてしまうのです。 切断・改変を加えたモノコックボディーも同じような状態にあります。 0.6mmから1.0mm程度の厚さの鋼板は、一枚の平らな状態では大きな荷重に耐えることはできませんが、箱形に折ったり袋状に組み合わせることによって非常に大きな力に耐えられるようにすることができます。 また、意図的に弱い部分を作ることによって、事故の衝撃などの際にフロント部分だけをつぶれるように設計して、乗員室へいくはずの衝撃をつぶれた部分が吸収するように設計することもできます。 しかし、改造または加工は、メーカーが仕上げたバランスを取ってある設計を意図的に崩してしまうことです。 メーカーが標準の大きさの時に標準荷重に耐えられるように設計したボディー形状を崩してしまうのですから、補強などの作業によって、大きさや形状の変わった車体に路面からタイヤを通して入力される衝撃、荷重に耐えられるだけの必要な強度を確保しなければなりません。 しかし、モノコックボディーは複雑な形状をしているので、どこにどれだけの荷重がかかるのかを正確に算定するのは事実上大変難しいことです。 モノコック構造は改造によってバランスを崩すと一部分に荷重が集中して構成材料の荷重限度を超えてしまうことがあります。 そうすると車体が曲がってしまったり、折れたり、荷重が集中したところに亀裂が生じたりすることがありますので、弱い部分を探し（測定し）、かかる力を分散させたり補強を施してさらに剛性を持たせるなどの対策をする必要があります。 車体の形状によってどれほど強度が変わるかを比較した数値があります。モノコックボデーの比較です。 ガラス・センターピラー・ルーフが装着された状態のねじり強度・曲げ強度を１．００とします。 （下記は一般値ですので、すべてにあてはまるものではありません。）。 ● ガラス、ピラー取り外しなし （基準値） ねじり剛性比 １．００、曲げ剛性比 １．００ ● ガラス取り外し ねじり剛性比 ０．８９、曲げ剛性比 ０．８６ ● ガラス・センターピラーなし ねじり剛性比 ０．７０、曲げ剛性比 ０．４０ ● ガラス・センターピラー・ルーフなし ねじり剛性比 ０．２８、 曲げ剛性比 ０．１１ オープンタイプの車は、なにも補強を施さなければ、無加工のボデーよりも捻り剛性で１／３、曲げ剛性で１／１０になってしまうということです。 通常ロッカーパネルとピラーで結ばれたルーフレールで荷重とタイヤからの入力を支えていますが、ルーフレールがなくなるとロッカーパネルにのみ荷重が集中するため、よく検討された補強がないと車体の剛性はかくも低下してしまうという例です。 こうした力のかかり方は目に見えるものではないため、安易に加工してしまうと走行中に車両の破損という事態につながりかねません。 国の定める強度基準は、こうした事態がおこらないよう使用ユーザーを最低限守るためのものでもあります。 国の基準をガイドラインとして守ることによって、自動車製作者を守るものになるということも意識する必要もあるでしょう。 安全は何よりも優先されるべきものです。 モノコックボデー加工の例 ニッサン・セドリック
スズキ・アルト  車体にかかる力を実際に近い状態ではかる方法としては、車体にかかる予定の重量を載せた上で実際に走行して車体にネジレ・折れ・曲げの力が働くように車体に実走行して負荷をかけます。 すると鉄板がタイヤからの入力に応じて延びたり縮んだりして変形させようとする力が加わりますので、鉄板のひづみ、変形具合（とても微少な変形です。目で見て曲がっていることがわかるような大きなものではありません。）から車体の各所にかかった力がどれほどだったのか、車体を構成する材料の破壊が始まる限度までどれほどの余裕があるかをセンサーで感知し、試験機器によって数字またはグラフにして表すことができます。 もちろん一般走行状態においても測定するならより実際的な結果が得られ、貴重なデータを得ることになるでしょう。 この測定作業を行うことによって、国が基準として定める安全率をクリアしているかを証明することができるだけでなく、今まで経験のある職人が勘によって行うことが多かった加工に必要な補強に関するデータを取ることができます。 大きな力がどこに加わっているかを知ることによって、衝撃を受けた車体フレーム・ボディー各部がどのような動きをするか、かかる力はどれほどか、車体の弱点はどこかを探ったり、どの部分にどれだけの補強をしたらいいか、またはこの部分は強度は十分すぎるほどあるのでもう少し肉厚を薄くして応力を分散させたりコスト削減ができるのではないかというデータを蓄積することができます。 また、国で定める安全率は最低限の強度を確認するためのものですので、より厳格な自社基準をもうけてより安全な製品を作るために強い部分と弱い部分の力のかかり方を見てみわけていくという使い方もあります。 つまり開発には必須ともいうべき測定作業です。多くの場合、製作する職人さんたちの経験と勘のみで判断していた補強場所や強度、使用材料を具体的な数字で解析・検討できます。 この「自動車応力測定試験」（ひずみ試験、ゆがみ試験などとも呼ばれているようです）は、強度計算と同等の試験成績書になります。 モノコックボディーは強度計算が大変難しいため、実車試験による試験成績書を作成するのが一般的です。 この測定作業に基づいた試験結果成績書を提出することによって、データとしての価値だけでなく、改造事前審査時での車枠に要求される基準を満たしているという証明書類になります。 しかし応力測定は非常に高価な機械・測定機材と車体構成材料に対する深い知識が必要であり、簡単に測定できるものではありません。 それでも陸運局への改造申請の際には、ボディー・フレームの切断、変形などの加工を施したり、モノコックボデーの改変などのカスタムを加えた場合には必ず車体の強度測定書を作成することが定められていますので、今まではこうした測定をしてくれるところを探すだけで大変でした。 そこで、一般ではなかなか提供されていないサービスである車枠強度の測定依頼をお受けいたします。 しかも、このたび依頼者様の便宜をはかり、出張測定もお引き受けすることができるようになりました。 リムジンなどのストレッチボディーやオーバーハング延長、モノコックボデーのルーフ（屋根）中間より後ろがカットされた車両など、乗用、貨物、特種用途車両への改造車両など、各種用途の構造変更申請業務において、車枠強度証明書類として認められ改造申請の認可が下りております。 業務用途の車両や個人ビルダー製作の車両など、ほぼ制限なくどんな車両の測定でも可能です。 陸運局が要求する試験方法に基づいた試験方法に基づいた成績書を作成しますが、そのほか御社独自レベルでの試験方法による測定依頼も可能です。 普通・小型・軽の各サイズ自動車のリムジン製作、カブリオレ、オープンボディー、デッキバン、宮型・洋型霊柩車、その他様々考えられる車体加工を伴う改造自動車について試験測定が可能です。 二輪車については、フレームの加工は認められていないという状況のようです。（2007年7月現在、群馬陸運局にて確認） 依頼主様によって、管轄する陸運局によって車枠加工時の強度確認方法を直接確認なされたものであれば最大限ご協力できます。 ● 自動車応力測定試験 測定実績 この強度検討試験で、法律で定める規定値以上の数値が出れば、陸運局の車体の強度検討（車枠強度）は問題なくパスすることになります。 当社は百台以上にわたる測定経験があり、この試験成績書を用いた多数のボデー改造申請合格歴を持っておりますので、測定結果は信頼できるものです。 特に車体の加工を専門としておられる業者様、これから加工を行う計画には需要の高いサービスと思われます。 もちろん事業所などプロの方だけでなく、一般のビルダーの方の測定依頼も歓迎いたします。 今までの測定・正規登録車輌の一例です。 （以下の例での「リムジン」という名称はタイヤ間のホイールベース寸法を延長した車両のことを呼んでいます。下記の例は乗用用途、特殊用途が混在しています。） クラウンアスリート （JZS171〜175） 300〜1350mm センターストレッチリムジン ゼロクラウン （GRS180） 後部オーバーハング延長300mm セルシオ （UCF20,30,31） 1300mm・1480mm、2485mm ホイールベース延長 キャデラック 1540mm ホイールベース間延長リムジン リンカーン 1300mm ホイールベース延長 セドリック (MY34） 1000mm ホイールベース間延長リムジン メルセデス・ベンツ S350・S430・S500・S500L 運転席より後方切除・後部カット センチュリー （GZG50） 運転席後部より車体後部切除 センチュリー （GZG50） 1540mm ホイールベース延長リムジン ラパン （HE21S） 300mmホイールベース延長リムジン メルセデス・ベンツ S500、S600L(221176)、MYBACHA（240179) センターストレッチリムジン アルト （CS22S） 後部上側切除 ビキニトップ形状 カローラ （TE71） エンジン変更に伴うモノコックボディーのフロアー加工 ハイエース TRH226 ルーフをカットし、ハイルーフへの変更 ハイエース KDH225 ルーフをカットし、ハイルーフへの変更 メルセデス・ベンツ S600（221176）、S500（221175） S550、S350など ホイールベース500〜2500mm延長 ダイハツ ミラ （L700V） 運転席より車体後部切除 ロールスロイス アルミニウム合金製車体 ホイールベース延長車両 プリウス （ZVW30） そのほか、キャンピンカー用途、業務用途など様々の製作車でのご依頼をお受けしております。 メーカー・車種とも多岐にわたって測定・構造変更申請(改造届け出の受理とナンバー登録は上記全車できております） 軽自動車の車体加工についても可能です。 アルミニウム合金、プラスチック（FRP等の樹脂材料）、その他の材料の場合はご相談ください。 ● 測定作業工程 １， まず改造諸元値を記入していただく試験依頼書をお送りいたしますので、下記項目を確認していただき、郵送、FAX等でご送付ください。 車両重量をはかっていただき、積載をどれほどのせるのか、定員の変更はあるか、車両の寸法図などの情報を送っていただいて前軸・後軸にかかる重量を算定し、タイヤ荷重限度を超えているようなら、重量に耐えられるタイヤに交換していただいてからの持ち込みになります。 これは改造後の状態での測定が審査対象になるためです。 また、積載分＋定員×55kgのおもりを載せていただきます。 またセンサー取り付けのため、助手席側内装（天井から床まで）をあらかじめ取り外していただきます。 ２， 負荷条件に基づいて車両に負荷をかけながら走行し、測定機器を用いて車体各部にかかる応力を測定します。 通常一台につき、約一日お預かりします。 ３， 測定結果を資料にまとめますので、資料ができ次第すぐに郵送または手渡しにて依頼者様の元へ測定結果報告書をお届けいたします。 構造変更申請も併せてご依頼される方はそのままお預かりして、検討書類を作成・申請いたします。 車体を加工した場合の構造変更には、本紙の成績書が必要です。 構造変更申請も合わせてご依頼いただく場合は、申請受理後に出される「改造等審査通知書」を郵送にてお送りいたしますので、通知書を添付して構造変更車検に持ち込みいただければ審査済み車両として扱われます。 ● 試験依頼にあたってのご注意 ● １００m前後の走行ができる平坦な舗装道路を確保してください。最大乗車積載重量にあたる重量になるようおもりを載せますが、そのおもりもご用意ください。 ポリタンク入りの水や砂など、重量があるものなら結構です。 公道を走行しなければならない場合は公道走行ができるよう仮ナンバーをご用意ください。 ● ナンバー取得のための検査だけでなく、御社基準での測定もお引き受けいたします。 測定箇所で採取できた数値とデータ波形を資料としてお出ししますので、製作に役立てることが可能です。 ● 測定は実走行しながらですので、自走できない状態ですと測定することができません。 ● 改造作業途中の車両でもOKですが、最終的に重量がどれくらいになるか想定してその重量分の重りを載せてください。 積載する車であれば、積載量分の砂や水などを乗せていただくことが必要になります。 基本的には外装の見た目が改造後の状態になるまでに仕上げていただくことが必要です。 切りっぱなしなどは不可です。 ● 一度の測定につき規定の料金がかかります。測定によって強度不足が明らかになったことによる補強を施した後の再測定は同じ費用がかかりますのでご注意下さい。 ● 陸運局へ提出する公的な性質を持つ試験ですので、測定結果を人為的に操作することはできません。 保安基準に明らかに適合しない車輌についてはお断りさせていただくことがあります。 改造申請用ではない、データ取りのための測定であれば保安基準に適合しないものでも測定をお引き受けできます。 ● 出張試験という性格上、依頼者多数の場合は順番待ちでご予約までのお時間をいただくことになります。ご了承下さい。 ● 測定費用 試験費用については下のリンクからお問い合わせください。 改造の内容や測定内容によってお見積もりが必要になることがありますので、積極的にお問い合わせください。 ● お問い合わせ・ご依頼方法 電話・Fax・E-mail・下記に設けるお問い合わせリンクからご連絡をお願いします。 改造内容、改造車輌をいくつかの角度から撮影した写真の添付もあると大変助かります。 ご連絡をいただきしだい、予約の日程をご希望の連絡方法でご連絡いたします。 出張測定ですので御社へお伺いして試験ができますので、車両をお送りいただいたり担当の方が出向いて仕事の手を止める事態がありません。 加工中の車両を動かす大変さを身をもって知っている当社ならではの出張サービスです。 北海道から沖縄まで可能です。 改造途中の車両を動かさなければならない手間や運送費用、旅費は大変なものです。 当社の出張サービスは、高額な車両輸送費などが必要ないぶん、車両製作のコスト削減に大いに貢献できます。 電話 090-5820-6873 担当 三星 Tel・Fax 027-382-3296 メリオス有限責任事業組合 群馬事務所 ： 三星 （oms_pcs@amail.plala.or.jp） 自動車応力測定試験 問い合わせ お急ぎの方は、090-5820-6873 三星までお電話でご連絡ください。 出張多数で不在が多いので、お急ぎの場合つながらない場合は携帯の直通番号へどうぞ お問い合わせいただいた方に執拗な営業電話やスパムメールもどきをお送りすることは絶対にありません。 安心してお問い合わせください。 ご質問にはできるだけわかりやすく、対応も和やかにお答えするよう努力しております。 |
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