KR102608583B1 - 자동차의 센터필러의 측면 충돌 시험 장치 및 측면 충돌 시험 조건 결정 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 관한 측면 충돌 시험 장치(1)는 센터필러(101)와 루프 레일 모의부(103)와 로커 모의부(105)를 갖고 이루어지는 충돌 시험 구조체(100)를 이용하고, 센터필러(101)의 측면 충돌 시험을 실행하는 것으로서, 로커 모의부(105)의 전단부 및 후단부를 각각 지지하고, 병진을 구속하는 동시에 그 축 주위에 회전 가능하고 또한 해당 회전을 제동 가능하게 지지하는 로커 회전 제동 기구(9)를 갖는 로커 지지부(7)를 구비하고, 로커 회전 제동 기구(9)는 로커 모의부(105)와 함께 회전하는 로커 회전 지지 부재(19)와, 로커 회전 지지 부재(19)의 회전을 제동하는 로커 회전 제동판(25)을 구비한다.
Description
본 발명은 자동차(automotive)의 센터필러(center pillar)의 측면 충돌(side crash) 시험 장치 및 측면 충돌 시험 조건 결정 방법에 관한 것이다.
근래, 자동차(automobile)에는 엄격한 충돌 안전성(collision safety)이 요구되며, 시판되는 자동차에 있어서는 실제의 차량(vehicle)(이하, "실차량"이라고 함)을 이용하여 다양한 충돌 시험이 실시되고 있다. 또, 자동차의 개발 단계에 있어서는 시작차(prototype vehicle)를 제작하고, 그 충돌 시험에 의해 충돌 안전성 등의 성능이 확인되지만, 요구되는 충돌 성능(crashworthiness)이 만족되지 않는 경우, 개량을 실시한 시작차를 제작하여 재차 충돌 시험이 실시된다. 이러한 시작차의 재제작과 그 재시험이 요구되는 충돌 성능이 만족될 때까지 복수회 반복되는 경우도 있어, 개발비의 증대나 개발 일정의 지연 등의 문제가 발생하고 있었다.
이러한 문제를 회피하기 위해서는 시작차의 제작과 그 충돌 시험에 의한 충돌 성능의 평가에 앞서, 보디(body) 골격(frame)을 구성하는 구조 부재(structural members) 중 실차량을 이용한 충돌 시험에서 손상을 받는 부위로 되는 구조 부재나, 해당 구조 부재와 그 주위에 있는 다른 구조 부재로 구성되는 구조체를 시험 대상으로 하여 실차량의 충돌을 모의한 충돌 시험을 실행하고, 이러한 구조 부재나 구조체의 충돌 성능을 검토하는 것이 유효하다. 또, 이러한 구조 부재 또는 구조체를 이용한 충돌 시험을 실행하기 전에, 해당 구조 부재 또는 구조체를 해석 대상으로 한 유한 요소법(finite element method)(FEM) 해석에 의해서 그들 충돌 성능을 검토하는 경우도 있다. 이들 검토에 있어서는 시작차의 충돌 시험에서 발생하는 현상을 극력 재현할 수 있는 조건으로 상기 구조 부재 또는 구조체의 충돌 시험 혹은 FEM 해석을 실시하는 것이 자동차의 보디 골격의 개발에 있어서 중요하게 되고 있다.
자동차의 충돌 시험 중, 차량의 측면에 다른 차량이 충돌하는 것을 상정한 측면 충돌 시험에서는 다른 차량이 충돌하는 위치에 있는 센터필러와 이것을 지지하는 루프 레일(roof rail) 및 로커(rocker)를 갖고 이루어지는 충돌 시험 구조체를 이용하여, 센터필러의 측면 충돌 성능이 평가된다. 그리고, 센터필러의 형상이나 재료(material)(재료 강도(strength), 두께(thickness) 등)의 구성을 변경하여 측면 충돌 시험을 실행하고, 그 시험 결과에 의거하여 측면 충돌 성능을 평가하는 것에 의해, 요구하는 측면 충돌 성능을 만족시키는 센터필러가 개발된다. 이러한 충돌 시험 구조체를 이용한 측면 충돌 시험에서는 루프 레일 및 로커의 차량 전후 방향에 있어서의 전단 및 후단을 각각 고정 혹은 반고정시킨 상태에서, 센터필러의 소정 위치에 다른 차량을 모의한 충돌체를 충돌시키는 방법이 많이 채용되고 있다.
예를 들면, 특허문헌 1에는 자동차의 골격 부재인 사이드 실(side sill)(로커)과 센터필러로 구성되는 구조체를 이용하는 충격시험에 있어서, 사이드 실 및 센터필러의 각각에 흡수되는 에너지를 측정하는 방법이 개시되어 있다. 해당 방법에서는 사이드 실의 긴쪽 방향의 양단을 고정시키는 것에 의해, 해당 사이드 실의 양단의 변위(displacement)를 구속(restraint)한 상태로 하여 충격시험을 실행한다.
또, 특허문헌 2에는 측면 충돌시를 모의한 차량용 센터필러 구조의 FEM 해석에 의해 해당 차량용 센터필러 구조의 측면 충돌 성능을 평가하는 방법이 개시되어 있다. 해당 FEM 해석에 있어서는 경계 조건으로서, 루프 레일에 접합하는 상단부에 완전 구속 조건, 또한 로커에 접합하는 하단부에 회전을 자유롭게 한 구속 조건을 부여하는 것으로 하고 있다.
또한, 특허문헌 3에는 센터필러와, 센터필러의 하단부에서 전후 방향으로 신장하는 사이드 실(로커)의 일부와, 센터필러의 상단부에서 전후 방향으로 신장하는 루프 레일의 일부를 갖는 센터필러 어셈블리(assembly)를 시험체로 하고, 수평 방향으로 이동하는 타격자(striker)에 의해서 센터필러에 측면으로부터 충격을 가하는 충돌 시험에 있어서, 상기 사이드 실 및 상기 루프 레일이 소성 변형(plastic deformation)(비틀림 변형(torsional deformation) 및 구부림 변형(bending deformation))하는 점에 주목하고, 복수의 형강(shape steel)으로 구성되어 횡단면이 개단면이나 십자형인 시험체 지지 지그에 의해 상기 사이드 실 및 루프 레일의 양단을 각각 지지하는 기술이 개시되어 있다. 그리고, 해당 기술에 의하면, 시험체 지지부(support)의 일부에 단면 서변부(gradual change part)를 형성함으로써 해당 시험체 지지부의 강성(rigidity)을 조정하고, 센터필러의 측면 충돌 성능을 정확하게 평가할 수 있다고 되어 있다.
자동차의 실차량을 이용한 측면 충돌 시험에서는 해당 실차량의 센터필러에 있어서는 그 하부가 차량 내측으로 만곡(bend) 또는 절곡되는(buckle) 현상이 다수 보이고, 동시에 해당 실차량의 로커에 있어서는 만곡 등의 꺾임에 부가하여 비틀림(tortion) 등의 회전을 수반하는 변형이 보인다. 그 때문에, 센터필러를 갖는 구조체를 이용한 측면 충돌 시험에 있어서도, 실차량과 마찬가지의 현상을 재현하는 것이 요구된다.
그래서, 발명자들은 도 2에 나타내는 바와 같은 센터필러(101)와, 센터필러(101)의 상단부에 접속하는 루프 레일 모의부(simulated part)(103)와, 센터필러(101)의 하단부에 접속하는 로커 모의부(105)를 갖고 이루어지는 충돌 시험 구조체(100)를 해석 대상으로 하고, 센터필러(101)의 측면에 충돌체(striker)를 충돌시키는 측면 충돌 시험의 FEM 해석을 실행하고, 해당 FEM 해석의 결과로부터, 충돌 시험 구조체(100)를 이용한 측면 충돌 시험에 있어서의 현상이나 측면 충돌 성능이 실차량을 이용한 충돌 시험에 있어서의 현상이나 측면 충돌 성능을 어디까지 재현할 수 있는지에 대해 예의 검토하였다.
우선, 특허문헌 1에 개시되어 있는 바와 같이, 충돌 시험 구조체(100)의 로커 모의부(105)의 긴쪽 방향(도 2 중의 차량 전후 방향)의 양단부를 완전 구속하여 FEM 해석을 실행한 경우, 센터필러(101)의 하부가 충돌체에 의해서 눌려 찌부러지고, 실차량의 측면 충돌 시험에서 보인 센터필러 하부가 만곡 또는 절곡되는 바와 같은 현상과는 다른 변형으로 되는 것이 판명되었다.
또, 특허문헌 2에 개시되어 있는 바와 같이, 병진(translation)을 구속한 로커 모의부(105)의 차량 전후 방향의 양단부를 회전 자유롭게 하여 FEM 해석을 실행한 경우, 실차량의 측면 충돌 시험과 마찬가지로, 센터필러(101)의 하부는 크게 만곡 또는 절곡이 발생하였다. 그러나, 로커 모의부(105)의 축 주위의 회전 각도가 크고, 센터필러(101)의 구조에 의해서는 실차량의 측면 충돌 시험과는 다른 파괴 현상(destructive phenomenon)이 발생하는 경우가 있다고 판명되었다. 또한, 로커 모의부(105)의 양단부를 회전 자유롭게 구속하면, 실차량의 측면 충돌 시험에서 파단(fracture)이 발생한 부위에는 파단이 발생하지 않고, 다른 부위가 파단되는 등의 차이가 보이고, 실차량에 발생하는 파괴 현상을 정확하게 예측할 수 없는 경우가 있다는 문제가 판명되었다.
그 점에서, 특허문헌 3에 개시되어 있는 바와 같이, 실차량의 루프 레일 및 로커와 동등한 비틀림 강성 및 구부림 강성을 갖는 지지 지그에 의해 충돌 시험 구조체(100)의 루프 레일 모의부(103) 및 로커 모의부(105)를 지지한 경우, 실차량의 측면 충돌 시험에서 발생하는 파괴 현상에 의해 가깝게 재현하는 것이 가능하다고 생각되었다. 그러나, 이러한 지지 지그의 횡단면 형상의 선정이나 일부에 형성하는 단면 서변부의 형태 설계에는 많은 지견이나 경험의 축적이 필요하고, 그 효과를 확인하는 해석 모델의 작성, FEM 해석의 실행, 실시험에서의 시행 착오에 많은 노력이나 비용을 필요로 하였다.
본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 더욱 간편한 기구이고 또한 더욱 간편한 조건 조정에 의해서, 실차량의 측면 충돌 시험에 있어서 발생하는 센터필러의 파괴 현상을 재현할 수 있는 자동차의 센터필러의 측면 충돌 시험 장치 및 측면 충돌 시험 조건 결정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 관한 자동차의 센터필러의 측면 충돌 시험 장치는 자동차의 센터필러와, 해당 센터필러의 상단부에 접속되어 상기 자동차의 루프 레일을 모의한 루프 레일 모의부와, 상기 센터필러의 하단부에 접속되어 상기 자동차의 로커를 모의한 로커 모의부를 갖고 이루어지는 충돌 시험 구조체를 이용하여, 상기 센터필러의 측면 충돌 시험을 실행하는 것으로서, 상기 센터필러의 측면에 충돌시키는 충돌체와, 상기 루프 레일 모의부의 전단부 및 후단부를 각각 지지하는 루프 레일 지지부와, 상기 로커 모의부의 전단부 및 후단부를 각각 지지하는 로커 지지부를 구비하고, 해당 로커 지지부는 상기 센터필러에 상기 충돌체를 충돌시켰을 때에 상기 로커 모의부의 병진을 구속하는 동시에, 그 축 주위에 회전 가능하고 또한 해당 회전을 제동(braking) 가능하게 지지하는 로커 회전 제동 기구를 갖고, 해당 로커 회전 제동 기구는 상기 로커 모의부의 단면에 부착되어 해당 로커 모의부와 함께 상기 축 주위에 회전하고, 외면의 적어도 일부에 원호면부가 형성된 로커 회전 지지 부재와, 해당 로커 회전 지지 부재의 회전 중심을 회전 가능하게 그 병진을 구속하여 지지하는 로커 회전축 지지부와, 일단측이 상기 로커 회전 지지 부재의 외면에 부착되는 동시에 상기 원호면부의 접선 방향을 따라 배치되고, 상기 센터필러에 상기 충돌체를 충돌시켰을 때에 상기 로커 회전 지지 부재의 회전을 제동하면서 신장하고, 상기 원호면부(arc surface)에 감기는 로커 회전 제동판(rotation braking plate)과, 해당 로커 회전 제동판의 타단측을 고정시키는 로커 회전 제동판 고정부(fixed portion)를 갖는다.
루프 레일 지지부는 상기 센터필러에 상기 충돌체를 충돌시켰을 때에 상기 루프 레일 모의부의 병진을 구속하는 동시에, 그 축 주위에 회전 가능하고 또한 해당 회전을 제동 가능하게 지지하는 루프 레일 회전 제동 기구를 갖고, 해당 루프 레일 회전 제동 기구는 상기 루프 레일 모의부의 단면에 부착되어 해당 루프 레일 모의부와 함께 상기 축 주위에 회전하고, 외면의 적어도 일부에 원호면부가 형성된 루프 레일 회전 지지 부재와, 해당 루프 레일 회전 지지 부재의 회전 중심을 회전 가능하게 그 병진을 구속하여 지지하는 루프 레일 회전축 지지부와, 일단측이 상기 루프 레일 회전 지지 부재의 외면에 부착되는 동시에 상기 원호면부의 접선 방향을 따라 배치되고, 상기 센터필러에 상기 충돌체를 충돌시켰을 때에 상기 루프 레일 회전 지지 부재의 회전을 제동하면서 신장하고, 상기 원호면부에 감기는 루프 레일 회전 제동판과, 해당 루프 레일 회전 제동판의 타단측을 고정시키는 루프 레일 회전 제동판 고정부를 가지면 좋다.
루프 레일 회전 제동 기구에 있어서의 상기 루프 레일 회전 제동판의 재료 특성(material property), 형상 및 치수 중의 적어도 어느 하나는 상기 루프 레일 모의부의 전단부측(front end side)과 후단부측(rear end side)에서 다르도록 하면 좋다.
로커 회전 제동 기구에 있어서의 상기 로커 회전 제동판의 재료 특성, 형상 및 치수 중의 적어도 어느 하나는 상기 로커 모의부의 전단부측과 후단부측에서 다르도록 하면 좋다.
본 발명에 관한 자동차의 센터필러의 측면 충돌 시험 조건 결정 방법은 본 발명에 관한 자동차의 센터필러의 측면 충돌 시험 장치에 이용하는 상기 로커 회전 제동판의 재료 특성, 형상 및 치수를 시험 조건으로서 결정하는 것으로서, 상기 자동차를 모델화한 차량 모델(vehicle model)을 작성하는 차량 모델 작성 스텝과, 해당 차량 모델의 측방으로부터 센터필러의 측면에 충돌물(striking body)을 충돌시키는 측면 충돌 해석을 실행하고, 해당 측면 충돌 해석에 의해 상기 차량 모델에 있어서의 상기 자동차의 로커의 축 주위의 회전 각도를 취득하는 차량 모델 측면 충돌 해석 스텝과, 상기 충돌 시험 구조체와 상기 측면 충돌 시험 장치를 모델화한 측면 충돌 시험 모델을 작성하는 측면 충돌 시험 모델 작성 스텝과, 해당 측면 충돌 시험 모델에 있어서의 상기 로커 회전 제동판의 재료 특성, 형상 및 치수를 설정하는 회전 제동판 설정 스텝과, 상기 측면 충돌 시험 모델의 센터필러에 충돌체를 충돌시키는 측면 충돌 해석을 실행하고, 상기 로커 모의부의 회전 각도를 취득하는 측면 충돌 시험 모델 해석 스텝과, 상기 차량 모델 측면 충돌 해석 스텝에서 취득한 상기 로커의 회전 각도와 상기 측면 충돌 시험 모델 해석 스텝에서 취득한 상기 로커 모의부의 회전 각도를 비교하는 회전 각도 비교 스텝과, 해당 회전 각도 비교 스텝에 있어서 상기 비교한 회전 각도가 소정의 범위로 될 때까지, 상기 로커 회전 제동판의 재료 특성, 형상 및 치수를 변경하고, 상기 회전 제동판 설정 스텝, 상기 측면 충돌 시험 모델 해석 스텝 및 상기 회전 각도 비교 스텝을 반복 실행하는 반복 스텝과, 해당 반복 스텝에 있어서, 상기 비교한 상기 로커 모의부의 회전 각도와 상기 로커의 회전 각도가 소정의 범위로 되었을 때의 상기 로커 회전 제동판의 재료 특성, 형상 및 치수를 시험 조건으로서 결정하는 시험 조건 결정 스텝을 포함한다.
본 발명에 따르면, 센터필러의 측면에 충돌체가 충돌했을 때의 로커 모의부의 회전에 제동을 부여할 수 있고, 간편한 기구 및 간편한 조건 조정에 의해서, 실차량의 측면 충돌 시험에서 발생하는 센터필러의 파괴 현상을 더욱 정밀도좋게 재현할 수 있고, 소규모의 시험에 의해서 센터필러의 구조나 재료의 검토, 선정을 할 수 있게 되는 동시에, 실차량에서의 구조 재검토를 적게 하여, 보디 골격 구조의 개발을 효율화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태 1에 관한 자동차의 센터필러의 측면 충돌 시험 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 있어서, 측면 충돌 시험의 대상으로 하는 충돌 시험 구조체를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시형태 1에 관한 자동차의 센터필러의 측면 충돌 시험 장치의 구성을 설명하는 도면이다(그 1).
도 4는 본 발명의 실시형태 1에 관한 자동차의 센터필러의 측면 충돌 시험 장치의 구성을 설명하는 도면이다(그 2).
도 5는 본 발명의 실시형태 1에 관한 자동차의 센터필러의 측면 충돌 시험 장치에 이용하는 로커 회전 제동판의 형상의 일예를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시형태 1에 관한 자동차의 센터필러의 측면 충돌 시험 장치의 작용 효과를 설명하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시형태 1에 관한 자동차의 센터필러의 측면 충돌 시험 장치의 다른 구성의 예를 설명하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시형태 2에 관한 자동차의 센터필러의 측면 충돌 시험 조건 결정 방법을 설명하는 도면이다.
도 9는 실시예 1 및 실시예 2에 있어서, 측면 충돌 시험의 대상으로 한 센터필러를 갖고 이루어지는 충돌 시험 구조체를 나타내는 도면이다.
도 10은 실시예 1에 있어서, 측면 충돌 시험에 있어서의 센터필러의 변형을 나타내는 단면도이다((a) 충돌 시험 구조체(로커 회전 제동판:직사각형 형상(rectangle), 무산소 동(oxygen-free copper)), (b) 충돌 시험 구조체(로커 회전 제동판:직사각형 형상 금속판(metal sheet), 연강(mild steel)), (c) 실차량).
도 11은 실시예 1에 있어서, 본 발명에 관한 측면 충돌 시험 장치에 의한 충돌 시험 구조체의 충돌 시험에 있어서 측정한 하중(load)의 그래프이다.
도 12는 실시예 2에 있어서, 측면 충돌 시험에 있어서의 센터필러의 변형을 나타내는 단면도이다((a) 충돌 시험 구조체(로커 회전 제동판:덤벨 형상(dumbbell shape), 무산소 동), (b) 충돌 시험 구조체(로커 회전 제동판:덤벨 형상, 연강), (c) 실차량).
도 13은 실시예 2에 있어서, 본 발명에 관한 측면 충돌 시험 장치에 의한 충돌 시험 구조체의 충돌 시험에 있어서 측정한 하중의 그래프이다.
도 2는 본 발명에 있어서, 측면 충돌 시험의 대상으로 하는 충돌 시험 구조체를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시형태 1에 관한 자동차의 센터필러의 측면 충돌 시험 장치의 구성을 설명하는 도면이다(그 1).
도 4는 본 발명의 실시형태 1에 관한 자동차의 센터필러의 측면 충돌 시험 장치의 구성을 설명하는 도면이다(그 2).
도 5는 본 발명의 실시형태 1에 관한 자동차의 센터필러의 측면 충돌 시험 장치에 이용하는 로커 회전 제동판의 형상의 일예를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시형태 1에 관한 자동차의 센터필러의 측면 충돌 시험 장치의 작용 효과를 설명하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시형태 1에 관한 자동차의 센터필러의 측면 충돌 시험 장치의 다른 구성의 예를 설명하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시형태 2에 관한 자동차의 센터필러의 측면 충돌 시험 조건 결정 방법을 설명하는 도면이다.
도 9는 실시예 1 및 실시예 2에 있어서, 측면 충돌 시험의 대상으로 한 센터필러를 갖고 이루어지는 충돌 시험 구조체를 나타내는 도면이다.
도 10은 실시예 1에 있어서, 측면 충돌 시험에 있어서의 센터필러의 변형을 나타내는 단면도이다((a) 충돌 시험 구조체(로커 회전 제동판:직사각형 형상(rectangle), 무산소 동(oxygen-free copper)), (b) 충돌 시험 구조체(로커 회전 제동판:직사각형 형상 금속판(metal sheet), 연강(mild steel)), (c) 실차량).
도 11은 실시예 1에 있어서, 본 발명에 관한 측면 충돌 시험 장치에 의한 충돌 시험 구조체의 충돌 시험에 있어서 측정한 하중(load)의 그래프이다.
도 12는 실시예 2에 있어서, 측면 충돌 시험에 있어서의 센터필러의 변형을 나타내는 단면도이다((a) 충돌 시험 구조체(로커 회전 제동판:덤벨 형상(dumbbell shape), 무산소 동), (b) 충돌 시험 구조체(로커 회전 제동판:덤벨 형상, 연강), (c) 실차량).
도 13은 실시예 2에 있어서, 본 발명에 관한 측면 충돌 시험 장치에 의한 충돌 시험 구조체의 충돌 시험에 있어서 측정한 하중의 그래프이다.
근래에 있어서는 자동차에 요구되는 충돌 안전 성능의 강화에 의해, 센터필러에 고강도 강판(high-strength steel sheet)이 적용되어 강도가 대폭 향상되고 있다. 동시에, 센터필러를 지지하는 루프 레일과 로커에도 고강도 강판이 적용되어, 강도가 대폭 향상하고 있다. 고로, 센터필러에 고강도 강판을 이용한 실차량의 측면 충돌 시험에 있어서의 센터필러의 변형은 루프 레일과 로커의 변형의 억제에 수반하여 로커와의 접속부 부근의 로어부(lower portion; 하부)에 파단이 생기기 어려운 상태로 되어 있다.
이에 반해, 전술한 바와 같이, 도 2에 나타내는 바와 같은 충돌 시험 구조체(100)를 이용한 센터필러(101)의 측면 충돌 시험에 있어서, 특허문헌 2에 개시되어 있는 기술과 같이, 병진을 구속한 로커 모의부(105)의 양단부를 회전 자유롭게 하면, 로커 모의부(105)의 회전이 과잉으로 되어 버려, 센터필러(101)의 파단 현상은 로어부(101b)의 파단이 선행하여 발생하고, 어퍼부(upper portion; 상부)(101a)에는 파단이 생기지 않는다는 결과로 되어, 실차량의 측면 충돌 시험에 있어서의 센터필러의 파단 현상과는 크게 다른 것이었다.
그래서, 본 발명자는 도 2에 나타내는 바와 같은 충돌 시험 구조체(100)를 이용한 센터필러(101)의 측면 충돌 시험에 있어서, 실차량의 측면 충돌에 있어서의 센터필러의 파단 현상을 양호하게 재현할 수 있는 수단에 대해, 예의 검토하였다. 그 결과, 병진을 구속한 로커 모의부(105)의 회전을 가능하게 하여 지지하는 것에 부가하여, 해당 회전에 제동을 부여할 수 있는 기구를 마련하여 로커 모의부(105)의 양단부를 지지하면 좋은 것을 착상하기에 이르렀다. 또한, 로커 모의부(105)의 회전에 제동을 간이적으로 부여하는 동시에, 해당 제동을 용이하게 조정하는 것이 가능한 수단에 대해 더욱 검토를 진행하였다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해 설명하기에 앞서, 본 발명에 있어서 측면 충돌 시험의 대상으로 하는 센터필러를 갖고 이루어지는 충돌 시험 구조체에 대해 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면은 측면 충돌 시험에 있어서의 센터필러의 자세가 자동차의 실차량에 있어서의 센터필러의 자세와 동일하게 되도록, 센터필러가 기립한 상태에서 배치된 것으로서 설명하고 있지만, 본 발명은 센터필러의 자세 및 배치가 이것에 한정되는 것은 아니다. 그 때문에, 본 발명에 있어서의 "상단부(upper end)", "하단부(lower end)", "측방", "전단", "후단" 등의 위치나 방향을 나타내는 어구는 자동차의 실차량에 있어서의 센터필러의 자세 및 배치를 기준으로 한 상대적인 위치 및 방향(차량 상하 방향, 차량 폭 방향 및 차량 전후 방향)을 나타내는 것이고, 측면 충돌 시험에 있어서의 센터필러의 자세 및 배치를 기준으로 한 절대적인 위치 및 방향을 나타내는 것은 아니다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능, 구성을 갖는 요소에 대해서는 동일한 부호를 붙인다.
<충돌 시험 구조체>
충돌 시험 구조체(100)는 도 2에 일예로서 나타내는 바와 같이, 자동차의 센터필러(101)와, 센터필러(101)의 상단부에 접속된 루프 레일 모의부(103)와, 센터필러(101)의 하단부에 접속된 로커 모의부(105)를 갖는다.
루프 레일 모의부(103)는 자동차의 실차량의 루프 레일을 모의한 것이며, 해당 루프 레일을 센터필러(101)의 상단부와의 접속부의 전후에서 차량 전후 방향과 직각인 면에서 절단한 것이다. 그리고, 루프 레일 모의부(103)의 전단 및 후단에는 후술하는 자동차의 센터필러의 측면 충돌 시험 장치에 부착하기 위한 부재로서, 고정판(107)이 접합되어 있다. 또한, 루프 레일 모의부(103)는 실차량의 루프 레일을 잘라낸 것이어도 좋다.
로커 모의부(105)는 자동차의 실차량의 로커를 모의한 것이며, 해당 로커를 센터필러(101)의 하단부와의 접속부의 전후에서 차량 전후 방향과 직각인 면에서 절단한 것이다. 그리고, 로커 모의부(105)의 전단 및 후단에는 후술하는 자동차의 센터필러의 측면 충돌 시험 장치에 부착하기 위한 부재로서, 원판(109)이 접합되어 있다. 또한, 로커 모의부(105)는 실차량의 로커를 잘라낸 것이어도 좋다.
[실시형태 1]
본 발명의 실시형태 1에 관한 자동차의 센터필러의 측면 충돌 시험 장치(1)(이하, 단지 "측면 충돌 시험 장치(1)"이라고 함)는 도 2에 예시하는 바와 같은 충돌 시험 구조체(100)를 이용하여, 센터필러(101)의 측면 충돌 시험을 실행하는 것으로서, 도 1에 나타내는 바와 같이, 충돌체(3)와, 루프 레일 지지부(5)와, 로커 지지부(7)를 구비하고, 로커 지지부(7)는 로커 회전 제동 기구(9)를 갖는다. 이하, 도 1∼도 6에 의거하여, 상기의 각 구성에 대해 설명한다. 또한, 도 3은 로커 회전 제동 기구(9)의 구성을 나타내고, 도 4는 로커 회전 제동 기구(9)가 지지된 상태를 나타내기 위해, 편의상, 몇 개의 다른 구성요소를 분리한 상태를 도시한 것이다.
<충돌체>
충돌체(3)는 충돌 시험 구조체(100)의 측방(차량 폭 방향에 있어서의 차량 외측에 상당)에서 수평 방향으로 센터필러(101)의 측면에 충돌시키는 것이며, 실차량의 측방으로부터 센터필러의 측면에 충돌하는 다른 차량의 범퍼(bumper)를 모의한 로어 펀치(lower punch)(3a)와, 해당 다른 차량의 차량 본체를 모의한 어퍼 펀치(upper punch)(3b)를 갖는다.
<루프 레일 지지부>
루프 레일 지지부(5)는 루프 레일 모의부(103)의 전단부 및 후단부를 각각 지지한다. 본 실시형태 1에 관한 측면 충돌 시험 장치(1)에 있어서, 루프 레일 지지부(5)는 센터필러(101)에 충돌체(3)를 충돌시켰을 때에 루프 레일 모의부(103)의 병진 및 축 주위의 회전을 구속하도록, 루프 레일 모의부(103)의 전단과 후단 각각에 접합된 고정판(107)(도 2 참조)을 통해 루프 레일 모의부(103)를 지지한다.
또한, 루프 레일 지지부(5)에는 충돌체(3)가 센터필러(101)의 측면에 충돌했을 때의 하중을 측정하기 위한 로드 셀(11)(도 4 참조)과, 루프 레일 모의부(103)의 전단부 및 후단부의 차체 폭 방향에 있어서의 위치를 조정하기 위한 루프 레일 위치 조정 부재(13)(도 1 참조)가 설치되어 있다.
<로커 지지부>
로커 지지부(7)는 로커 모의부(105)의 전단부 및 후단부를 각각 지지하는 것이며, 센터필러(101)의 측면에 충돌체(3)를 충돌시켰을 때에 로커 모의부(105)의 병진을 구속하는 동시에, 그 축 주위에 회전 가능하고 또한 해당 회전을 제동 가능하게 지지하는 로커 회전 제동 기구(9)를 갖는다.
또, 로커 지지부(7)에는 충돌체(3)가 센터필러(101)의 측면에 충돌했을 때의 하중을 측정하기 위한 로드 셀(load cell)(15)(도 4 참조)과, 로커 모의부(105)의 전단부 및 후단부의 차체 폭 방향에 있어서의 위치를 조정하기 위한 로커 위치 조정 부재(17)(도 1 참조)가 설치되어 있다.
<로커 회전 제동 기구>
로커 회전 제동 기구(9)는 로커 회전 지지 부재(19)와, 로커 회전축(21)(도 3)과, 로커 회전축 지지부(23)와, 로커 회전 제동판(25)과, 로커 회전 제동판 고정부(27)를 갖는다.
<로커 회전 지지 부재>
로커 회전 지지 부재(19)는 로커 모의부(105)의 전단부 및 후단부 각각의 단면에 부착되어 로커 모의부(105)와 함께 축 주위에 회전하고, 로커 회전 제동판(25)이 감기도록, 외면의 적어도 일부에 상기 회전의 회전축에 직교하는 단면이 원호 형상의 원호면부(19a)(도 3)가 형성된 부재이다. 본 실시형태 1에 있어서, 로커 회전 지지 부재(19)는 그 회전축이 로커 모의부(105)의 중심축과 동축으로 되도록, 로커 모의부(105)의 전단 및 후단의 각각에 접합된 원판(109)에 부착되어 있다. 또, 로커 회전 지지 부재(19)의 원호면부(19a)는 상기 회전축을 중심으로 하는 동일 반경으로 해도 좋다.
자동차의 실차량을 이용한 측면 충돌 시험에서는 시속 30㎞부터, 더 나아가서는 시속 50㎞를 넘는 속도로 충돌시키는 것도 있다. 이러한 고속으로 충돌할 때, 루프 레일이나 로커의 비틀림 등의 회전운동도 고속으로 된다.
로커 회전 지지 부재(19)와 원판(109)은 로커 모의부(105)와 함께 회전하지만, 이러한 회전축 주위의 로커 회전 지지 부재(19)와 원판(109)의 관성 모멘트(moment of inertia)가 과잉으로 크면, 고속에서의 충돌 시험에 있어서 로커 모의부(105)가 회전하고자 할 때에 큰 제동력이 가해져 회전이 늦고, 또 회전이 정지할 때에는 감속을 늦추는 동시에 더욱 회전 각도를 크게 하고, 실차량의 측면 충돌 시험에서의 로커의 비틀림 등의 회전의 거동으로부터 큰 어긋남을 발생시키는 경우가 있다.
고로, 차량의 전후 방향을 축으로 하고, 실차량에 있어서의 프런트 필라 하부의 후단에서 리어 필라 하부의 전단까지의 로커의 관성 모멘트에 비해, 측면 충돌 시험 장치(1)에 있어서의 로커 회전 지지 부재(19) 및 원판(109)의 관성 모멘트의 합계가 10배 이하, 더욱 바람직하게는 5배 이하로 되도록, 로커 회전 지지 부재(19)와 원판(109)의 치수 및 재질을 선정하는 것에 의해, 실차량의 측면 충돌 시험에서의 센터필러의 파괴 현상을 양호하게 재현하는 것이 가능하게 된다.
<로커 회전축>
로커 회전축(21)은 도 3에 나타내는 바와 같이, 로커 회전 지지 부재(19)의 회전 중심에 일치시킨 것이다.
<로커 회전축 지지부>
로커 회전축 지지부(23)는 로커 회전축(21)을 회전 가능하게 그 병진을 구속하여 지지한다.
<로커 회전 제동판>
로커 회전 제동판(25)은 일단측이 로커 회전 지지 부재(19)의 외면에 부착되는 동시에 원호면부(19a)(도 3)에 있어서의 원호의 접선 방향을 따라 배치되고, 센터필러(101)의 측면에 충돌체(3)를 충돌시켰을 때에 로커 모의부(105)의 회전에 의해 인장되어 신장함으로써 상기 회전을 제동하고, 원호면부(19a)에 감긴다. 본 실시형태 1에 있어서, 로커 회전 제동판(25)은 도 5에 예시하는 바와 같이, 평행부(25a)와 단부(25b)를 갖는 평면에서 보아 덤벨 형상의 것이다. 또한, 로커 회전 제동판(25)은 원호면부(19a)의 원호의 접선 방향과 함께 충돌체(3)의 충돌 방향에 직교하는 방향에 배치하면, 충돌시의 차량 높이 방향의 하중을 측정할 수 있어 바람직하다.
<로커 회전 제동판 고정부>
로커 회전 제동판 고정부(27)는 로커 회전 제동판(25)의 타단측의 단부(25b)(도 5)를 고정시킨다.
다음에, 본 발명에 관한 측면 충돌 시험 장치의 작용 효과를 도 6을 이용하여 설명한다. 또한, 도 6은 후술하는 본 발명의 실시형태 2에 있어서, 측면 충돌 시험의 시험 대상으로 되는 센터필러(101)를 갖는 충돌 시험 구조체(100)(도 2)와, 측면 충돌 시험 장치(1)(도 1)에 있어서의 충돌체(3), 루프 레일 지지부(5) 및 로커 지지부(7)를 모델화한 측면 충돌 시험 모델(110)을 도시한 것이지만, 측면 충돌 시험 모델(110)에 포함되는 각 구성요소의 기능은 해당 각 구성요소에 대응하는 충돌 시험 구조체(100) 및 측면 충돌 시험 장치(1)의 각 구성요소와 동일하다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 센터필러(101)의 측면에 충돌체(3)(로어 펀치(3a) 및 어퍼 펀치(3b))를 충돌시키면, 센터필러(101)의 하단부에 접속된 로커 모의부(105)에 있어서는 병진이 구속되는 동시에 그 축 주위에 회전 가능하게 지지되어 있기 때문에, 그 축 주위에 차량 내측으로의 회전이 발생한다.
이 때, 로커 회전 지지 부재(19)의 외면에는 로커 회전 제동판(25)이 부착되어 있고, 로커 회전 지지 부재(19)의 회전에 의해 로커 회전 제동판(25)에는 인장 방향의 하중이 작용한다. 이 인장 방향의 하중에 의해, 로커 회전 제동판(25)이 신장하는 동시에 로커 회전 지지 부재(19)의 회전에 제동이 부여된다. 그리고, 신장한 로커 회전 제동판(25)은 로커 회전 지지 부재(19)의 회전에 수반하여 원호면부(19a)에 감긴다.
이와 같이, 로커 회전 제동 기구(9)를 갖는 로커 지지부(7)에 의해 로커 모의부(105)의 전단부 및 후단부를 지지함으로써, 간편한 기구에 의해, 로커 모의부(105)의 병진을 구속하는 동시에, 그 축 주위에 회전 가능하고 또한 해당 회전에 제동을 부여할 수 있어, 실차량을 이용한 측면 충돌 시험에서 발생하는 센터필러의 파괴 현상을 재현할 수 있다.
또한, 본 발명에 관한 측면 충돌 시험 장치에 있어서, 로커 회전 제동판(25)의 재료 특성, 형상 및 치수를 적절히 변경함으로써, 로커 모의부(105)의 회전에 부여하는 제동을 조정할 수 있다.
로커 회전 제동판(25)의 재료에 대해서는 로커 모의부(105)의 회전에 의해 로커 회전 제동판(25)에 인장 방향의 하중이 작용했을 때에, 파단되지 않고 신장할 수 있는 인장 강도(tensile strength)를 갖는 것이면 좋고, 연강이나 무산소 동을 예시할 수 있다.
로커 회전 제동판(25)의 형상에 대해서는 전술한 바와 같이, 도 5에 나타내는 바와 같은 양단부(25b, 25b) 사이에 평행부(25a)를 갖는 평면에서 보아 덤벨 형상 이외에, 판 폭이 일정한 직사각형 형상의 것을 들 수 있으며, 형상에 대해서는 특히 제한은 없다. 무엇보다도, 로커 회전 지지 부재(19)가 회전했을 때에, 인장 하중이 균일하게 작용하여 로커 회전 지지 부재(19)의 회전을 제동하는 것이 가능한 형상인 것이 바람직하다. 그 때문에, 로커 회전 지지 부재(19)의 원호면부(19a)는 상기 회전축을 중심으로 하는 동일 반경으로 해도 좋다.
이 관점에서, 덤벨 형상의 로커 회전 제동판(25)에 있어서는 덤벨 형상의 일단측의 단부(25b)가 로커 회전 지지 부재(19)에 부착되고, 타단측의 단부(25b)가 로커 회전 제동판 고정부(27)에 고정된 상태에서 충돌체(3)(도 1)를 충돌시키면, 평행부(25a)(도 5)에 인장 하중(tensile load)이 균일하게 작용함으로써, 로커 회전 지지 부재(19)의 회전을 양호하게 제동할 수 있어 바람직하다.
로커 회전 제동판(25)의 치수에 대해서는 로커 회전 지지 부재(19)의 회전에 의한 인장 방향의 하중에 대해 파단되지 않도록, 판 두께(sheet thickness) 및 판 폭(sheet width)을 설정하면 좋고, 또, 파단되지 않고 신장하는 길이를 설정하면 좋다.
이와 같이, 로커 회전 제동판(25)의 파라미터로서, 재료 특성, 형상 및 치수를 적절히 설정함으로써, 실차량에서 발생하는 센터필러의 파괴 현상의 재현성을 향상시킬 수 있다. 이것에 의해, 실차량을 이용하지 않고 소규모의 충돌 시험에 의해, 센터필러의 구조나 재료의 검토를 할 수 있게 되는 동시에, 실차량에서의 구조 재검토를 적게 하여 보디 골격 구조의 개발을 효율화할 수 있다.
또한, 로커 회전 제동판(25)은 그 재료 특성, 형상 및 치수가 로커 모의부(105)의 전단부측과 후단부측에서 동일한 것인 것을 필요로 하는 것은 아니다. 즉, 대상으로 하는 차량의 측면 충돌 시험에 있어서의 로커의 전단부와 후단부의 축 주위의 회전의 차에 따라, 로커 모의부(105)의 전단부측과 후단부측에서 로커 회전 제동판(25)의 재료 특성, 형상 및 치수 중의 적어도 하나가 다르도록 된 것이어도 좋다.
상기의 본 실시형태 1에 관한 설명은 로커 지지부(7)와 로커 회전 제동 기구(9)가 개별적으로 구성된 것이었지만, 더욱 바람직하게는 도 7에 예시하는 바와 같이, 로커 지지부(41) 중에 로커 회전 제동 기구(43)가 내장된 구성으로 하는 것이 좋다. 여기서, 도 7은 설명의 사정상, 로커 모의부(105)의 전단부를 지지하는 로커 지지부(41)와 로커 회전 제동 기구(43)를 확대하여 도시한 것이지만, 로커 모의부(105)의 후단부를 지지하는 것에 대해서도 마찬가지의 구성이다. 또, 도 7에 있어서는 로커 지지부(41) 중에 마련된 각 구성요소가 보이도록, 로커 지지부(41)의 일부를 점선으로 표시하고 있다.
로커 지지부(41)는 로커 모의부(105)의 전단부 및 후단부를 각각 지지하는 것이며, 센터필러(101)의 측면에 충돌체(3)를 충돌시켰을 때에 로커 모의부(105)의 병진을 구속하는 동시에, 그 축 주위에 회전 가능하고 또한 해당 회전을 제동 가능하게 지지하는 로커 회전 제동 기구(43)를 갖는다.
로커 회전 제동 기구(43)는 로커 회전 지지 부재(45)와, 로커 회전축 지지부(47)와, 로커 회전 제동판(25)과, 로커 회전 제동판 고정부(27)를 갖는다.
로커 회전 지지 부재(45)는 전술한 로커 회전 지지 부재(19)(도 3 참조)와 마찬가지로, 로커 모의부(105)의 전단 및 후단의 각각에 접합된 원판(109)에 부착되어 로커 모의부(105)와 함께 축 주위에 회전하며, 도 7의 (b)에 나타내는 바와 같이, 차량 전후 방향 중앙부의 외면에 부착된 로커 회전 제동판(25)이 감기도록 형성된 원호면부(45a)(도 3의 원호면부(19a) 참조)와, 차량 전후 방향 양단부의 외면이 원주면 형상으로 형성된 원주면부(45b)를 갖는다.
로커 회전축 지지부(47)는 전술한 로커 회전축(21)(도 3 참조) 대신에, 로커 회전 지지 부재(45)의 차량 전후 방향 양단부의 원주면부(45b)를 회전 가능하게 그 병진을 구속하여 지지하는 것이고, 원주면부(45b)를 지지하는 지지판 부재(47a)를 갖는 대략 'コ'형상(U-shape)의 부재이다. 그리고, 로커 회전축 지지부(47)의 대략 'コ'형상의 내측에 로커 회전 지지 부재(45)가 배치되고, 지지판 부재(47a)의 구멍부(hole)(47b)에 로커 회전 지지 부재(45)의 원주면부(45b)가 관입되는 것에 의해, 로커 회전 지지 부재(45)는 회전 가능하게 그 병진을 구속하여 지지되어 있다.
도 7에 예시하는 바와 같은 본 실시형태 1의 다른 구성에 있어서는 로드 셀(15)의 차량 폭 방향의 축이 로커 회전축 지지부(47)에 접속하는 점, 즉 충돌체(3)의 충돌에 수반하여, 로커 모의부(105)에 작용하는 수평 방향의 하중을 지지하는 지지점과, 로커 회전 지지 부재(45)에 로커 회전 제동판(25)이 고정되는 점, 즉 로커 모의부(105)의 회전에 대해 차량 높이 방향의 제동력을 작용시키는 작용점이 차량 전후 방향에 있어서 동일 위치로 되도록 할 수 있다.
이와 같이 하면, 차량 폭 방향에 작용하는 로커 지지 하중과, 차량 높이 방향에 작용하는 로커 회전 제동 하중이 충돌체(3)의 충돌 방향에서 보아 일치하는 점에 작용하는 것에 의해, 로커 모의부(105)의 회전축 주위 이외의 회전이나 비틀림을 억제하고, 로커 모의부(105)의 회전을 실차량의 충돌 시험에 있어서의 로커의 움직임에 접근시키는 것이 가능하게 된다.
상기의 본 실시형태 1에 관한 측면 충돌 시험 장치(1)는 로커 모의부(105)를 지지하는 로커 지지부(7)가 로커 모의부(105)의 전단부와 후단부의 병진을 구속하는 동시에, 그 축 주위에 회전 가능하게 지지되는 것인데 반해, 루프 레일 모의부(103)를 지지하는 루프 레일 지지부(5)가 루프 레일 모의부(103)의 전단부 및 후단부의 병진과 회전의 쌍방을 구속하여 지지되는 것이었다.
무엇보다도, 본 발명에 관한 측면 충돌 시험 장치는 도 6에 모식적으로 나타내는 바와 같이, 루프 레일 모의부(103)의 전단부 및 후단부를 지지하는 루프 레일 지지부(29)가 루프 레일 모의부(103)의 병진을 구속하는 동시에, 그 축 주위에 회전 가능하고 또한 해당 회전을 제동 가능하게 지지하는 루프 레일 회전 제동 기구(31)를 갖는 것이어도 좋다.
그리고, 루프 레일 회전 제동 기구(31)는 전술한 로커 회전 제동 기구(9)와 마찬가지로, 루프 레일 회전 지지 부재(33)와, 루프 레일 회전축(도시 없음), 루프 레일 회전축 지지부(도시 없음)와, 루프 레일 회전 제동판(35)과, 루프 레일 회전 제동판 고정부(37)를 갖는다.
루프 레일 회전 지지 부재(33)는 루프 레일 모의부(103)의 전단부 및 후단부 각각의 단면에 부착되어 루프 레일 모의부(103)와 함께 축 주위에 회전하고, 외면의 적어도 일부에 상기 회전의 회전축에 직교하는 단면이 원호 형상의 원호면부(33a)(도 6)가 형성된 부재이다.
루프 레일 회전축은 루프 레일 회전 지지 부재(33)의 회전 중심에서 그 회전축 방향의 바깥쪽으로 돌출된 것이다. 루프 레일 회전축 지지부는 상기 루프 레일 회전축을 회전 가능하게 그 병진을 구속하여 지지한다.
루프 레일 회전 제동판(35)은 일단측이 루프 레일 회전 지지 부재(33)의 외면에 부착되는 동시에 원호면부(33a)에 있어서의 원호의 접선 방향을 따라 배치되고, 센터필러(101)의 측면에 충돌체(3)를 충돌시켰을 때에 루프 레일 모의부(103)의 회전에 의해 신장함으로써 상기 회전에 제동을 부여하고, 원호면부(33a)에 감기는 것이다. 루프 레일 회전 제동판(35)의 형상으로서는 덤벨 형상(도 5 참조)이나 직사각형 형상을 예시할 수 있다. 그리고, 루프 레일 회전 제동판 고정부(37)는 루프 레일 회전 제동판(35)의 타단측을 고정시킨다. 또한, 루프 레일 회전 제동판(35)은 원호면부(33a)의 원호의 접선 방향과 함께 충돌체(3)의 충돌 방향에 직교하는 방향에 배치하면, 충돌시의 차량 높이 방향의 하중을 측정할 수 있어 바람직하다.
이와 같이, 로커 회전 제동 기구(9)를 갖는 로커 지지부(7)에 의해 로커 모의부(105)의 전단부 및 후단부를 지지하는 것에 부가하여, 루프 레일 회전 제동 기구(31)를 갖는 루프 레일 지지부(5)에 의해 루프 레일 모의부(103)의 전단부 및 후단부를 지지함으로써, 충돌 시험 구조체(100)의 센터필러(101)에 충돌체(3)가 충돌했을 때에, 루프 레일 모의부(103)의 병진을 구속하는 동시에, 그 축 주위에 회전 가능하고 또한 해당 회전에 제동을 부여할 수 있어, 실차량을 이용한 측면 충돌 시험에서 발생하는 센터필러의 파괴 현상의 재현성을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 관한 측면 충돌 시험 장치에 있어서, 로커 회전 제동판(25)과 마찬가지로, 루프 레일 회전 제동판(35)의 재료 특성, 형상 및 치수를 적절히 변경함으로써, 루프 레일 모의부(103)의 회전에 부여하는 제동을 조정할 수 있다.
또한, 루프 레일 회전 제동판(35)은 그 재료 특성, 형상 및 치수가 루프 레일 모의부(103)의 전단부측과 후단부측에서 동일한 것인 것을 필요로 하는 것은 아니다. 즉, 대상으로 하는 차량의 측면 충돌 시험에 있어서의 루프 레일의 전단부와 후단부의 축 주위의 회전의 차에 따라, 루프 레일 모의부(103)의 전단부측과 후단부측에서 루프 레일 회전 제동판(35)의 재료 특성, 형상 및 치수 중의 적어도 하나가 다르도록 된 것이어도 좋다.
또한, 본 발명에 관한 측면 충돌 시험 장치는 도 1에 나타내는 바와 같이, 루프 레일 지지부(5) 및 로커 지지부(7)의 각각에 로드 셀(11) 및 로드 셀(15)을 설치하는 것에 의해, 실차량의 시험에서는 측정이 곤란한, 센터필러(101)의 측면 충돌시에 있어서의 차량 폭 방향의 하중을 취득하는 것이 가능하게 된다. 또, 도 6에 나타내는 로커 회전 제동판 고정부(27) 및/또는 루프 레일 회전 제동판 고정부(37)에 로드 셀을 설치하여 측면 충돌시의 차량 높이 방향의 하중도 취득 가능하다.
특히, 본 발명에 있어서는 로커 지지부(7)의 로커 회전 제동 기구(9)에 있어서의 로커 회전 제동판(25)은 로커 회전 지지 부재(19)의 원호면부(19a)의 접선 방향에 배치되어 있다. 또한, 루프 레일 지지부(5)가 루프 레일 회전 제동 기구(31)를 갖는 것에 있어서, 루프 레일 회전 제동판(35)은 로커 회전 지지 부재(19)의 원호면부(19a)의 접선 방향과 함께 충돌체(3)의 충돌 방향에 직교하는 방향에 배치되어 있다. 그 때문에, 로커 회전 제동판(25)에 의한 로커 회전 지지 부재(19)의 회전의 제동 및 루프 레일 회전 제동판(35)에 의한 루프 레일 회전 지지 부재(33)의 회전의 제동의 영향을 배제하여, 센터필러(101)의 측면 충돌시에 있어서의 하중을 취득할 수 있다. 그리고, 해당 취득한 하중에 의거하여, 센터필러의 구조, 재료의 검토나 선정에 기여하는 정보를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 관한 측면 충돌 시험 장치는 도 6에 나타내는 바와 같이 루프 레일 모의부(103)을 지지하는 것이어도, 전술한 도 7에 예시한 바와 같이, 루프 레일 지지부 중에 루프 레일 회전 제동 기구가 내장된 구성(도시 없음)으로 하는 것이 바람직하다.
또, 상기의 설명은 로커 모의부(105)의 전단과 후단의 각각에 원판(109)이 접합되고, 원판(109)에 로커 회전 지지 부재(19)가 부착된 것이었지만, 본 발명은 원판(109)을 거치지 않고, 로커 회전 지지 부재(19)를 로커 모의부(105)의 전단과 후단의 각각에 직접 접합한 것이어도 좋다.
마찬가지로, 도 6에 나타내는 바와 같이 루프 레일 지지부(5)가 루프 레일 회전 제동 기구(31)를 갖는 것인 경우에 있어서도, 루프 레일 모의부(103)의 전단과 후단에 고정판(107)을 접합하지 않고 루프 레일 회전 지지 부재(33)를 루프 레일 모의부(103)의 전단과 후단의 각각에 직접 접합한 것이어도 좋다.
[실시형태 2]
본 발명의 실시형태 2에 관한 자동차의 센터필러의 측면 충돌 시험 조건 결정 방법에서는 전술한 실시형태 1에 관한 측면 충돌 시험 장치(1)에 의해 센터필러(101)의 측면 충돌 시험을 실행할 때에, 로커 회전 제동판(25)의 재료 특성, 형상 및 치수를 상기 측면 충돌 시험의 시험 조건으로서 결정하는 방법이고, 도 8에 나타내는 바와 같이, 차량 모델 작성 스텝 S1과, 차량 모델 측면 충돌 해석 스텝 S3과, 측면 충돌 시험 모델 작성 스텝 S5와, 회전 제동판 설정 스텝 S7과, 측면 충돌 시험 모델 해석 스텝 S9와, 회전 각도 비교 스텝 S11과, 반복 스텝 S13과, 시험 조건 결정 스텝 S15를 포함한다. 이하, 전술한 실시형태 1에서 설명한 도 1∼도 6을 참조하여, 상기 각 스텝에 대해 설명한다.
<차량 모델 작성 스텝>
차량 모델 작성 스텝 S1은 자동차의 실차량을 모델화한 차량 모델을 작성하는 스텝이다. 차량 모델의 작성에 있어서는 자동차의 실차량을 입체 요소(three-dimensional element) 및/또는 평면 요소(two-dimensional element)로 요소 분할하면 좋다.
<차량 모델 측면 충돌 해석 스텝 S3>
차량 모델 측면 충돌 해석 스텝 S3은 차량 모델 작성 스텝 S1에서 작성한 차량 모델의 측방에서 해당 차량 모델에 있어서의 센터필러의 측면에 다른 차량 등의 충돌물의 모델을 충돌시키는 측면 충돌 해석을 실행하고, 해당 측면 충돌 해석에 의해 상기 차량 모델에 있어서의 로커의 축 주위의 회전 각도를 취득하는 스텝이다. 차량 모델 측면 충돌 해석 스텝 S3에 있어서, 측면 충돌 해석은 유한 요소법(FEM) 해석에 의해 실행하면 좋다.
<측면 충돌 시험 모델 작성 스텝 S5>
측면 충돌 시험 모델 작성 스텝 S5는 도 1에 나타내는 바와 같은 측면 충돌 시험의 시험 대상인 센터필러(101)를 포함하는 충돌 시험 구조체(100)와, 센터필러(101)의 측면 충돌 시험을 실행하는 측면 충돌 시험 장치(1)를 모델화한 측면 충돌 시험 모델(110)(도 6 참조)을 작성하는 스텝이다.
측면 충돌 시험 모델(110)은 충돌 시험 구조체(100)와, 측면 충돌 시험 장치(1)를 입체 요소 및/또는 평면 요소로 요소 분할하여 작성한다. 또, 측면 충돌 시험 장치(1)의 모델화는 측면 충돌 시험 장치(1)의 모든 구성요소를 모델화할 필요는 없으며, 적어도 충돌체(3)와, 루프 레일 지지부(5)와, 로커 회전 제동 기구(9)를 갖는 로커 지지부(7)를 모델화하면 좋다.
또한, 측면 충돌 시험 모델(110)의 작성에 있어서는 후술하는 측면 충돌 시험 모델 해석 스텝 S9에 있어서, 루프 레일 모의부(103)나 로커 모의부(105)의 병진을 구속하고, 그들 축 주위의 회전 및 그 제동이 가능하면, 도 6에 나타내는 바와 같이 측면 충돌 시험 장치(1)의 각 구성요소를 간략화한 형상으로 모델화해도 좋다.
<회전 제동판 설정 스텝 S7>
회전 제동판 설정 스텝 S7은 측면 충돌 시험 모델 작성 스텝 S5에서 작성한 측면 충돌 시험 모델(110)에 있어서의 로커 회전 제동판(25)의 재료 특성, 형상 및 치수를 설정하는 스텝이다. 로커 회전 제동판(25)의 재료 특성으로서는 재질, 재료 강도 등을 들 수 있고, 형상으로서는 직사각형 형상이나 덤벨 형상(도 5 참조)을 들 수 있고, 치수로서는 판 폭이나 판 두께 등을 들 수 있다.
<측면 충돌 시험 모델 해석 스텝 S9>
측면 충돌 시험 모델 해석 스텝 S9는 측면 충돌 시험 모델(110)의 측방으로부터 센터필러(101)의 측면에 충돌체(3)를 충돌시키는 측면 충돌 해석을 실행하고, 측면 충돌 시험 모델(110)의 로커 모의부(105)의 회전 각도를 취득하는 스텝이다. 측면 충돌 시험 모델 해석 스텝 S9에 있어서, 측면 충돌 시험 모델(110)의 측면 충돌 해석은 유한 요소법(FEM) 해석에 의해 실행하면 좋다.
<회전 각도 비교 스텝 S11>
회전 각도 비교 스텝 S11은 차량 모델 측면 충돌 해석 스텝 S3에서 취득한 로커의 회전 각도와 측면 충돌 시험 모델 해석 스텝 S9에서 취득한 로커 모의부(105)의 회전 각도를 비교하는 스텝이다.
<반복 스텝 S13>
반복 스텝 S13은 회전 각도 비교 스텝 S11에 있어서 상기 비교한 회전 각도가 소정의 범위로 될 때까지, 로커 회전 제동판(25)의 재료 특성, 형상 및 치수를 변경하고, 회전 제동판 설정 스텝 S7, 측면 충돌 시험 모델 해석 스텝 S9 및 회전 각도 비교 스텝 S11을 반복하여 실행하는 스텝이다. 소정의 범위는 예를 들면 회전 각도가 ±0.5°이내로 되는 경우이다.
<시험 조건 결정 스텝 S15>
시험 조건 결정 스텝 S15는 측면 충돌 시험 모델(110)의 로커 모의부(105)의 회전 각도가 차량 모델의 로커의 회전 각도와 소정의 범위로 되었을 때의 로커 회전 제동판(25)의 재료 특성, 형상 및 치수를 측면 충돌 시험 장치(1)를 이용한 센터필러(101)의 측면 충돌 시험의 시험 조건으로서 결정하는 스텝이다.
본 실시형태 2에 관한 자동차의 센터필러의 측면 충돌 시험 조건 결정 방법에 의하면, 전술한 실시형태 1에 관한 측면 충돌 시험 장치(1)에 이용되는 로커 회전 제동판(25)의 파라미터로서 재료 특성, 형상 및 치수를 측면 충돌 시험 장치(1)를 이용한 측면 충돌 시험의 시험 조건으로서 결정하도록 한 것에 의해, 더욱 간편한 기구로, 또한 더욱 간편한 조건 조정에 의해서, 실차량의 측면 충돌 시험에서 발생하는 센터필러의 파괴 현상을 양호하게 재현할 수 있다. 이것에 의해, 실차량을 이용하지 않고 소규모의 측면 충돌 시험에 의해서 센터필러의 구조나 재료의 검토·선정을 할 수 있게 되는 동시에, 실차량의 구조의 재검토를 적게 하여, 보디 골격 구조의 개발을 효율화할 수 있게 된다.
또한, 회전 제동판 설정 스텝에 있어서 파라미터를 설정하는 로커 회전 제동판(25)은 재료 강도가 다른 금속판을 2개 이상 중첩해서 구성된 것이나, 중첩된 금속판을 더욱 접합해서 구성된 것이어도 좋다. 더 나아가서는 중첩되는 금속판끼리는 동일한 재료(예를 들면, 동판(copper sheet)끼리, 강판(steel sheet)끼리)로 하는 것에 한정되지 않고, 다른 재료(예를 들면, 동판과 강판)이어도 좋고, 중첩되는 금속판의 재료 및 형상, 치수의 조합은 적절히 선택해도 좋다.
또, 상기의 설명은 측면 충돌 시험 조건으로서 로커 회전 제동판(25)의 파라미터를 결정하는 것이었지만, 실차량의 측면 충돌시에 있어서의 루프 레일의 회전 각도에 따라, 도 6에 나타내는 바와 같이, 루프 레일 회전 제동 기구(31)를 갖는 루프 레일 지지부(5)에서 루프 레일 모의부(103)를 지지하는 것으로 하고, 전술한 로커 회전 제동판(25)의 파라미터를 결정하는 수순과 마찬가지로 루프 레일 회전 제동판(35)의 파라미터를 결정하면 좋다.
구체적으로는 우선, 차량 모델 측면 충돌 해석 스텝 S3에 있어서, 차량 모델에 있어서의 루프 레일의 축 주위의 회전 각도를 취득한다. 다음에, 도 6에 나타내는 바와 같은 루프 레일 회전 제동 기구(31)를 갖는 루프 레일 지지부(5)에 의해 루프 레일 모의부(103)의 전단과 후단을 지지한 측면 충돌 시험 모델(110)을 작성하고, 작성한 측면 충돌 시험 모델(110)의 측면 충돌 해석을 실행하여 루프 레일 모의부(103)의 축 주위의 회전 각도를 취득한다.
그리고, 차량 모델 측면 충돌 해석 스텝 S3에서 취득한 루프 레일의 회전 각도와 측면 충돌 시험 모델 해석 스텝 S9에서 취득한 루프 레일 모의부(103)의 회전 각도를 비교하고, 해당 비교한 회전 각도가 소정의 범위로 될 때까지, 루프 레일 회전 제동판(35)의 재료 특성, 형상 및 치수를 변경하여, 회전 제동판 설정 스텝 S7, 측면 충돌 시험 모델 해석 스텝 S9 및 회전 각도 비교 스텝 S11을 반복해서 실행한다. 회전 각도 비교 스텝 S11에서 비교한 회전 각도가 소정의 범위로 된 경우, 그 때의 루프 레일 회전 제동판(35)의 재료 특성, 형상 및 치수를 측면 충돌 시험 장치(1)를 이용한 센터필러(101)의 측면 충돌 시험의 시험 조건으로서 결정한다.
실시예
본 발명의 작용 효과에 대해 확인하기 위한 구체적인 실험을 했으므로, 이에 대해 이하에 설명한다.
[실시예 1]
실시예 1에서는 도 9에 나타내는 바와 같은 시판 차량(co㎜ercial vehicle)의 센터필러(121)와, 그 상단부와 접속된 루프 레일 모의부(123)와, 하단부와 접속된 로커 모의부(125)를 갖고 이루어지는 충돌 시험 구조체(120)를 시험 대상으로 하여, 센터필러의 측면 충돌 성능을 평가하였다.
충돌 시험 구조체(120)에 있어서, 루프 레일 모의부(123)는 상기 시판 차량의 루프 레일을 센터필러(121)와의 접속부의 전후에서 차량 전후 방향에 직각인 단면으로 절단한 것이고, 루프 레일 모의부(123)의 전단과 후단에는 원판 형상의 루프 레일 회전 지지 부재(127)가 접합되고, 루프 레일 회전 지지 부재(127)에는 그 회전 중심에서 바깥쪽으로 돌출된 루프 레일 회전축(129)이 마련되어 있다.
마찬가지로, 로커 모의부(125)는 상기 시판 차량의 로커를 센터필러(121)와의 접속부의 전후에서 차량 전후 방향에 직각인 단면으로 절단한 것이고, 로커 모의부(125)의 전단과 후단에는 원판 형상의 로커 회전 지지 부재(131)가 접합되고, 로커 회전 지지 부재(131)에는 그 회전 중심에서 바깥쪽으로 돌출된 로커 회전축(133)이 마련되어 있다.
그리고, 로커 회전 지지 부재(131)의 외주면에는 판 폭 25㎜의 직사각형 형상의 금속판인 로커 회전 제동판의 일단측을 부착하고, 또한 해당 로커 회전 제동판의 타단측을 고정시킴으로써, 로커 회전 지지 부재(131)의 회전을 제동하는 것으로 하였다.
실시예 1에서 시험 대상으로 한 시판중인 실차량은 미국 IIHS의 측면 충돌 시험 조건으로 실시된 충돌 시험 결과에 있어서, 센터필러의 도어 힌지(door hinge)(상측)의 위치의 침입량이 125㎜, 루프 레일 및 로커의 회전 각도가 각각 3°, 24°이었다.
이와 같이, 루프 레일의 회전 각도가 3°로 작기 때문에, 실시예 1에서는 충돌 시험 구조체(120)의 루프 레일 모의부(123)에 대해서는 그 전단 및 후단에 접합한 루프 레일 회전 지지 부재(127)의 병진과 회전을 구속하는 루프 레일 지지부(5)(도 1 참조)에 의해 지지하는 것으로 하였다.
한편, 로커 모의부(125)에 대해서는 로커 회전 지지 부재(131)의 병진을 구속하여 회전 가능하게 지지하는 로커 회전 제동 기구(9)를 갖는 로커 지지부(7)(도 1 참조)를 이용하여 지지하는 것으로 하였다. 그래서, 충돌체(3), 충돌 시험 구조체(120) 및 로커 회전 지지 부재(131)에 부가하여, 로커 회전 지지 부재의 외면에 부착된 로커 회전 제동판과 해당 로커 회전 제동판을 고정시키는 로커 회전 제동판 고정부를 포함하는 측면 충돌 시험 모델을 작성하였다.
그리고, 충돌체(3)를 센터필러(121)의 측면에 충돌시키는 FEM 해석을 실행하고, 로커 보의부에 부착된 로커 회전 지지 부재의 회전 각도를 구하였다. 또, 실시예 1에서는 로커 회전 지지 부재(131)의 회전을 제동하는 로커 회전 제동판의 재료 및 두께를 변경하여 측면 충돌 시험의 FEM 해석을 실행하였다. 표 1에, 로커 회전 제동판의 파라미터로서 설정한 재료 및 판 두께를 나타낸다.
[표 1]
표 1 중의 "실차량"은 실차량의 측면 충돌 시험을 실행하고, 해당 차량에 있어서의 루프 레일 및 로커의 회전 각도를 구한 것이다. 이에 반해, 표 1 중의 "No.1"∼"No.7", 충돌 시험 구조체(120)를 모델화한 측면 충돌 시험 모델을 이용한 FEM 해석에 의해, 루프 레일 모의부(123) 및 로커 모의부(125)의 전단부 및 후단부 각각의 단면에 부착한 루프 레일 회전 지지 부재(127) 및 로커 회전 지지 부재(131) 각각의 회전 각도를 구한 결과이다. 그리고, "No.1"은 로커 회전 지지 부재(131)에도 로커 회전 제동판을 부착하지 않고, 로커 모의부(125)의 축 주위의 회전에 제동을 부여하지 않고 자유롭게 회전 가능하게 한 것이다. "No.2"∼"No.7"은 로커 회전 지지 부재(131)에 로커 회전 제동판을 부착하고, 로커 모의부(125)의 축 주위의 회전에 제동을 부여한 것이다. 그리고, "No.2"∼"No.4"는 로커 회전 제동판의 재료를 무산소 동으로 하여 판 두께를 변경한 것, "No.5"∼"No.7"은 로커 회전 제동판의 재료를 연강으로 하여 판 두께를 변경한 것이다.
전술한 표 1에, 측면 충돌 시험에서 얻어진 회전 각도의 결과를 나타낸다. 표 1로부터, 로커 모의부(125)의 회전에 제동을 부여하지 않았던 No.1에 있어서는 실차량에 비해 로커 모의부(125)의 회전이 과대한 것을 알 수 있다. 이에 반해, 로커 회전 제동판의 재료를 무산소 동으로 한 No.2∼No.4, 연강으로 한 No.5∼No.7의 어느 것에 있어서도, 판 두께를 증가시키는 것에 의해 로커 모의부(125)의 회전에 부여되는 제동이 커지고, 로커 모의부(125)의 회전 각도가 작아진 것을 알 수 있다.
그리고, 실차량의 측면 충돌 시험에 있어서의 로커의 회전 각도(=24°)와 대략 일치하는 로커 회전 제동판의 파라미터로서, (a) 판 폭 25㎜×판 두께 4㎜의 무산소 동, 또는 (b) 판 폭 25㎜×판 두께 2.8㎜의 연강이 결정되었다.
도 10에, 측면 충돌 시험에 의해 구한 센터필러의 변형 형상을 나타낸다. 도 10의 (a) 및 (b)는 충돌 시험 구조체(120)를 모델화한 측면 충돌 시험 모델의 FEM 해석에 의한 센터필러(121)의 변형 형상, (c)는 실차량의 측면 충돌 시험에 의한 센터필러의 변형 형상이다.
도 10으로부터, 측면 충돌 시험 모델에 있어서의 센터필러(121)의 변형 형상은 실차량의 센터필러의 변형 형상과 대략 일치하였다. 이것으로부터, 본 발명에 의하면, 충돌 시험 구조체(120)를 이용한 센터필러(121)의 측면 충돌 시험에 있어서도, 실차량의 측면 충돌 시험에 있어서의 센터필러의 파괴 현상을 양호하게 재현할 수 있는 것을 알 수 있다.
도 11에, 측면 충돌 시험 모델에 있어서의 로커 회전 제동판을 판 폭 25㎜×판 두께 4㎜의 무산소 동으로 했을 때의, 루프 레일 지지부 및 로커 지지부에 가해지는 하중의 FEM 해석 결과를 나타낸다. 도 11에 있어서, 횡축은 충돌체의 펀치 스트로크(차량 폭 방향에 있어서의 이동량)를 나타내고, 종축은 루프 레일 지지부 및 로커 지지부의 각각에 가해지는 하중과, 해당 측정한 하중의 합계를 나타낸다.
도 11에 의해, 실차량의 측면 충돌 시험에서는 측정이 곤란한 센터필러(121)의 측면 충돌시에 있어서의 하중을 추정하는 것이 가능한 것이 나타났다. 그리고, 측면 충돌시에 있어서의 센터필러에 가해지는 하중의 결과로부터, 센터필러의 구조나 재료의 검토, 선정에 기여하는 정보를 얻는 것이 가능하게 된다.
[실시예 2]
실시예 2에서는 실시예 1에 있어서 본 발명에 관한 자동차의 센터필러의 측면 충돌 시험 조건 결정 방법에 의해 얻어진 결과에 따라, 측면 충돌 시험 장치(1)에 있어서의 로커 회전 제동판으로서 덤벨 형상 금속판을 이용하여 도 9에 나타내는 충돌 시험 구조체(120)의 측면 충돌 시험을 실행하고, 센터필러(121)의 파괴 현상과 로커 모의부(125)의 회전 각도를 평가하였다.
실시예 2에서 이용한 로커 회전 제동판(25)은 도 5에 나타내는 평행부(25a)를 갖는 덤벨 형상의 금속판이고, 평행부(25a)가 판 폭 25㎜×판 두께 4㎜의 무산소 동과, 평행부(25a)가 판 폭 25㎜×판 두께 2.8㎜의 연강의 각각의 재료로 제작하였다.
그리고, 제작한 덤벨 형상의 로커 회전 제동판(25)의 일단을 원판 형상의 로커 회전 지지 부재(131)의 외주면에 부착하였다. 또한, 실시예 2에 있어서는 도 1에 나타내는 측면 충돌 시험 장치(1)를 이용하여 측면 충돌 시험을 실행하였다.
충돌 시험 구조체(120)는 실시예 1에 있어서의 측면 충돌 시험의 FEM 해석에 이용한 센터필러(121), 루프 레일 모의부(123) 및 로커 모의부(125)와 동일한 구조, 재료로 하였다.
센터필러(121)의 도어 힌지(상측)의 위치에 있어서의 침입량이 125㎜로 된 시점에 있어서의 로커 모의부(125)의 회전 각도의 결과를 표 2에 나타낸다.
[표 2]
로커 모의부(125)의 전단부 및 후단부 각각의 단면에 부착한 로커 회전 지지 부재(131)의 회전 각도는 25°이고, 전술한 실시예 1에 나타낸 실차량의 결과 및 로커 회전 제동판을 직사각형 형상의 금속판으로 한 FEM 해석의 결과와 대략 일치하였다.
또, 측면 충돌 시험에 의한 센터필러의 변형 형상도 도 12에 나타내는 바와 같이, 실차량의 측면 충돌 시험의 결과와 대략 일치하였다.
또한, 측면 충돌 시험 장치(1)를 이용한 충돌 시험 구조체(120)의 측면 충돌 시험에 있어서, 로커 회전 제동판을 폭 25㎜×두께 4㎜의 무산소 동으로 했을 때의 루프 레일 지지부 및 로커 지지부에 가해지는 하중을 로드 셀에 의해 측정한 결과를 도 13에 나타낸다. 도 13에 있어서, 횡축은 충돌체의 펀치 스트로크(차량 폭 방향에 있어서의 이동량)를 나타내고, 종축은 루프 레일 지지부 및 로커 지지부의 각각에서 측정한 하중과, 해당 측정한 하중의 합계를 나타낸다.
도 13에 의해, 본 발명에 관한 측면 충돌 시험 장치를 이용한 충돌 시험 구조체에 있어서의 루프 레일 모의부 및 로커 모의부에 가해지는 하중의 측정 결과는 도 11에 나타낸 FEM 해석에 의해 구한 하중의 해석 결과와 대략 일치하고, 또한, 로커 회전 제동판으로서 덤벨 형상 금속판을 이용한 경우에도, 충돌 시험 구조체의 구속 조건을 적절한 것으로 하고, 실차량을 이용한 측면 충돌 시험에 있어서의 센터필러의 파괴 현상을 양호하게 재현할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
본 발명에 의하면, 더욱 간편한 기구로 또한 더욱 간편한 조건 조정에 의해서, 실차량의 측면 충돌 시험에 있어서 발생하는 센터필러의 파괴 현상을 재현할 수 있는 자동차의 센터필러의 측면 충돌 시험 장치 및 측면 충돌 시험 조건 결정 방법을 제공할 수 있다.
1; 측면 충돌 시험 장치 3; 충돌체
3a; 로어 펀치 3b; 어퍼 펀치
5; 루프 레일 지지부 7; 로커 지지부
9; 로커 회전 제동 기구 11; 로드 셀
13; 루프 레일 위치 조정 부재 15; 로드 셀
17; 로커 위치 조정 부재 19; 로커 회전 지지 부재
19a; 원호면부 21; 로커 회전축
23; 로커 회전축 지지부 25; 로커 회전 제동판
27; 로커 회전 제동판 고정부 29; 루프 레일 지지부
31; 루프 레일 회전 제동 기구 33; 루프 레일 회전 지지 부재
33a; 원호면부 35; 루프 레일 회전 제동판
37; 루프 레일 회전 제동판 고정부 41; 로커 지지부
43; 로커 회전 제동 기구 45; 로커 회전 지지 부재
45a; 원호면부 45b; 원주면부
47; 로커 회전축 지지부 47a; 지지판 부재
47b; 구멍부 100; 충돌 시험 구조체
101; 센터필러 101a; 어퍼부
101b; 로어부 103; 루프 레일 모의부
105; 로커 모의부 107; 고정판
109; 원판 110; 측면 충돌 시험 모델
120; 충돌 시험 구조체 121; 센터필러
123; 루프 레일 모의부 125; 로커 모의부
127; 루프 레일 회전 지지 부재 129; 루프 레일 회전축
131; 로커 회전 지지 부재 133; 로커 회전축
3a; 로어 펀치 3b; 어퍼 펀치
5; 루프 레일 지지부 7; 로커 지지부
9; 로커 회전 제동 기구 11; 로드 셀
13; 루프 레일 위치 조정 부재 15; 로드 셀
17; 로커 위치 조정 부재 19; 로커 회전 지지 부재
19a; 원호면부 21; 로커 회전축
23; 로커 회전축 지지부 25; 로커 회전 제동판
27; 로커 회전 제동판 고정부 29; 루프 레일 지지부
31; 루프 레일 회전 제동 기구 33; 루프 레일 회전 지지 부재
33a; 원호면부 35; 루프 레일 회전 제동판
37; 루프 레일 회전 제동판 고정부 41; 로커 지지부
43; 로커 회전 제동 기구 45; 로커 회전 지지 부재
45a; 원호면부 45b; 원주면부
47; 로커 회전축 지지부 47a; 지지판 부재
47b; 구멍부 100; 충돌 시험 구조체
101; 센터필러 101a; 어퍼부
101b; 로어부 103; 루프 레일 모의부
105; 로커 모의부 107; 고정판
109; 원판 110; 측면 충돌 시험 모델
120; 충돌 시험 구조체 121; 센터필러
123; 루프 레일 모의부 125; 로커 모의부
127; 루프 레일 회전 지지 부재 129; 루프 레일 회전축
131; 로커 회전 지지 부재 133; 로커 회전축
Claims (5)
- 자동차의 센터필러와, 해당 센터필러의 상단부에 접속되어 상기 자동차의 루프 레일을 모의한 루프 레일 모의부와, 상기 센터필러의 하단부에 접속되어 상기 자동차의 로커를 모의한 로커 모의부를 갖고 이루어지는 충돌 시험 구조체를 이용하여, 상기 센터필러의 측면 충돌 시험을 실행하는 자동차의 센터필러의 측면 충돌 시험 장치로서,
상기 센터필러의 측면에 충돌시키는 충돌체와,
상기 루프 레일 모의부의 전단부 및 후단부를 각각 지지하는 루프 레일 지지부와,
상기 로커 모의부의 전단부 및 후단부를 각각 지지하는 로커 지지부를 구비하고,
상기 로커 지지부는 상기 센터필러에 상기 충돌체를 충돌시켰을 때에 상기 로커 모의부의 병진을 구속하는 동시에, 그 축 주위에 회전 가능하고 또한 해당 회전을 제동 가능하게 지지하는 로커 회전 제동 기구를 갖고,
상기 로커 회전 제동 기구는,
상기 로커 모의부의 단면에 부착되어 해당 로커 모의부와 함께 상기 축 주위에 회전하고, 외면의 적어도 일부에 원호면부가 형성된 로커 회전 지지 부재와,
상기 로커 회전 지지 부재의 회전 중심을 회전 가능하게 그 병진을 구속하여 지지하는 로커 회전축 지지부와,
일단측이 상기 로커 회전 지지 부재의 외면에 부착되는 동시에 상기 원호면부의 접선 방향을 따라 배치되고, 상기 센터필러에 상기 충돌체를 충돌시켰을 때에 상기 로커 회전 지지 부재의 회전을 제동하면서 신장하고, 상기 원호면부에 감기는 로커 회전 제동판과,
상기 로커 회전 제동판의 타단측을 고정시키는 로커 회전 제동판 고정부를 구비하는 것을 특징으로 하는 자동차의 센터필러의 측면 충돌 시험 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 루프 레일 지지부는 상기 센터필러에 상기 충돌체를 충돌시켰을 때에 상기 루프 레일 모의부의 병진을 구속하는 동시에, 그 축 주위에 회전 가능하고 또한 해당 회전을 제동 가능하게 지지하는 루프 레일 회전 제동 기구를 갖고,
상기 루프 레일 회전 제동 기구는,
상기 루프 레일 모의부의 단면에 부착되어 해당 루프 레일 모의부와 함께 상기 축 주위에 회전하고, 외면의 적어도 일부에 원호면부가 형성된 루프 레일 회전 지지 부재와,
상기 루프 레일 회전 지지 부재의 회전 중심을 회전 가능하게 그 병진을 구속하여 지지하는 루프 레일 회전축 지지부와,
일단측이 상기 루프 레일 회전 지지 부재의 외면에 부착되는 동시에 상기 원호면부의 접선 방향을 따라 배치되고, 상기 센터필러에 상기 충돌체를 충돌시켰을 때에 상기 루프 레일 회전 지지 부재의 회전을 제동하면서 신장하고, 상기 원호면부에 감기는 루프 레일 회전 제동판과,
상기 루프 레일 회전 제동판의 타단측을 고정시키는 루프 레일 회전 제동판 고정부를 구비하는 것을 특징으로 하는 자동차의 센터필러의 측면 충돌 시험 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 루프 레일 회전 제동 기구에 있어서의 상기 루프 레일 회전 제동판의 재료 특성, 형상 및 치수 중의 적어도 어느 하나는 상기 루프 레일 모의부의 전단부측과 후단부측에서 다르도록 한 것을 특징으로 하는 자동차의 센터필러의 측면 충돌 시험 장치. - 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 로커 회전 제동 기구에 있어서의 상기 로커 회전 제동판의 재료 특성, 형상 및 치수 중의 적어도 어느 하나는 상기 로커 모의부의 전단부측과 후단부측에서 다르도록 한 것을 특징으로 하는 자동차의 센터필러의 측면 충돌 시험 장치. - 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 기재된 자동차의 센터필러의 측면 충돌 시험 장치에 이용하는 상기 로커 회전 제동판의 재료 특성, 형상 및 치수를 시험 조건으로서 결정하는 자동차의 센터필러의 측면 충돌 시험 조건 결정 방법으로서,
상기 자동차를 모델화한 차량 모델을 작성하는 차량 모델 작성 스텝과,
상기 차량 모델의 측방으로부터 센터필러의 측면에 충돌물을 충돌시키는 측면 충돌 해석을 실행하고, 해당 측면 충돌 해석에 의해 상기 차량 모델에 있어서의 상기 자동차의 로커의 축 주위의 회전 각도를 취득하는 차량 모델 측면 충돌 해석 스텝과,
상기 충돌 시험 구조체와 상기 측면 충돌 시험 장치를 모델화한 측면 충돌 시험 모델을 작성하는 측면 충돌 시험 모델 작성 스텝과,
상기 측면 충돌 시험 모델에 있어서의 상기 로커 회전 제동판의 재료 특성, 형상 및 치수를 설정하는 회전 제동판 설정 스텝과,
상기 측면 충돌 시험 모델의 센터필러에 충돌체를 충돌시키는 측면 충돌 해석을 실행하고, 상기 로커 모의부의 회전 각도를 취득하는 측면 충돌 시험 모델 해석 스텝과,
상기 차량 모델 측면 충돌 해석 스텝에서 취득한 상기 로커의 회전 각도와 상기 측면 충돌 시험 모델 해석 스텝에서 취득한 상기 로커 모의부의 회전 각도를 비교하는 회전 각도 비교 스텝과,
상기 회전 각도 비교 스텝에 있어서 상기 비교한 회전 각도가 소정의 범위로 될 때까지, 상기 로커 회전 제동판의 재료 특성, 형상 및 치수를 변경하고, 상기 회전 제동판 설정 스텝, 상기 측면 충돌 시험 모델 해석 스텝 및 상기 회전 각도 비교 스텝을 반복 실행하는 반복 스텝과,
상기 반복 스텝에 있어서, 상기 비교한 상기 로커 모의부의 회전 각도와 상기 로커의 회전 각도가 소정의 범위로 되었을 때의 상기 로커 회전 제동판의 재료 특성, 형상 및 치수를 시험 조건으로서 결정하는 시험 조건 결정 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 센터필러의 측면 충돌 시험 조건 결정 방법.
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|---|---|---|---|
| JPJP-P-2019-106847 | 2019-06-07 | ||
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