KR20030031983A - 합성 에너지 흡수체 - Google Patents

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KR20030031983A
KR20030031983A KR10-2003-7002370A KR20037002370A KR20030031983A KR 20030031983 A KR20030031983 A KR 20030031983A KR 20037002370 A KR20037002370 A KR 20037002370A KR 20030031983 A KR20030031983 A KR 20030031983A
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KR
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energy absorbing
absorbing assembly
gamma
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assembly
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KR10-2003-7002370A
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필립 패트릭 Ⅲ 캐롤
조엘 매튜 코르미어
도날드 스코트 스미스
리차드 프랑수아 우디
Original Assignee
오크우드 에너지 매니지먼트, 인코포레이티드
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Abstract

하나 이상의 델타 구조(200)로 삽입되는 하나 이상의 감마 구조(100)를 가진 합성 모듈 에너지 흡수 어셈블리. 상기 감마 구조는 기부(12') 및 거기에 한정된 다수의 리세스(16')를 가진다. 상기 리세스(16')는 관련된 기부(12')로부터 뻗친 하나 이상의 벽(20')를 갖는다. 적어도 일부 리세스(16')는 그것들의 벽이 충격력의 주요 입사 성분에 실질상 평행하도록 맞춰진다. 상기 벽(20')은 접힌다. 상기 델타 구조(200)는 다수의 셀(220)을 한정하기 위해 교차하는 상호 연결된 스트랜드의 격자(210)를 갖는다. 적어도 일부 이들 셀의 평면은 충격력에 실질상 평행하다. 상기 격자는 에너지를 흡수하는 동안에 접힌다. 상기 합성 어셈블리는 주어진 거리에 걸쳐 에너지 흡수를 최대화하기 위하여 그것에 충돌하는 대상물을 감속시키는데 소용된다. 다른 실시예에서, 쌓는 배열은 단독 감마 구조 또는 단독 델타구조를 포함한다.

Description

합성 에너지 흡수체{COMPOSITE ENERGY ABSORBER}
선행 기술은 각종 적용(applications)에서 기계적 에너지를 흡수하는 다수의 장치를 개시한다. 실시예들은 선적 컨테이너, 안전모, 범퍼 및 차량 내부 구성요소에 사용되는 보호 패키지를 포함한다. 이상적으로, 가장 능률적인 에너지 흡수체는 충돌하는 대상물이 흡수체의 입사면을 대치하는 주어진 거리에 걸쳐 충돌하는 대상물을 감속시키기 위해 일정한 저항력을 발휘한다. 가장 능률적인 곡선은 영의 일정한 기울기를 가질 것이다. 일례로서, 엘라스토머 고체는 힘-편향 곡선이 본질상 주어진 기울기의 일직선인 스프링으로서 종종 작용한다. 많은 포상 물질들은 일반적으로 일정한 기울기가 아닐지라도 유사한 힘-편향 곡선을 나타낸다.
"운송 수단용 열성형된 가소성 에너지 흡수체"로 표제가 붙은 미국 특허 제3,933,387호는 상호 맞붙고 상호 지지하는 가소성 스톡(stock)의 층을 이룬 시트들(sheets)로부터 뻗친 동일한 절두 피라미드들을 개시하는 에너지 흡수 매체에 관계된다. (Id., Col. 1, ll. 7-9; Col. 3, ll. 20-22.) 참조문은 에너지가 흡수되는 흡수체를 안출하기 위하여 많은 세트의 시트들이 서로 인접하여 쌓아올려질 수있음을 교사한다. 각각의 시트의 피라미드들은 대항하는 시트의 사각형 디자인에 투사하고 각각의 피라미드의 가장자리는 둘러싸는 4개의 피라미드의 대응하는 가장자리를 접촉시킨다. (Id., Col. 3, ll. 32-36.)
에너지 흡수 구조로 표제가 붙은 공유된 미국 특허 제5,700,545호는, 정확히 일정하다면 에너지 흡수에 있어서 이론적으로 가장 효율적일, 편향 거리에 걸쳐 거의 일정한 저향력을 제공하는 에너지 흡수 장치를 개시한다. 이 특허의 개시는 여기에 참조로서 통합된다. 변형시 스트랜드들(strands)이 적어도 부분적으로 유착되고 구멍(aperture)이 적어도 부분적으로 닫히는 식으로, 에너지는 스트랜드들 사이에 구멍을 가진 물질의 상호 연결된 스트랜드(strand)의 격자에 의해 흡수된다.
공유된 미국 특허 제6,017,084호는 거의 모든 금속 구조가 충돌면에 실질상 있도록 맞춰진 스트랜드된 구조를 개시한다. 스트랜드된 금속의 스트립들(strips)은 입사 부재에 의하여 연결된다. 이것은 어셈블리의 비용과 무게를 감소시킨다.
공유된 미국 특허 제6,199,942호는 스트랜드된 금속이 기부(base) 내 채널(channel)로 그리고/또는 기부에 형성된 리세스(recess)의 구조로 조립되는 구조를 설명한다.
자동차 환경에서, 이것들 및 다른 에너지 흡수 부재들은 운송 수단 탑승자를 보호하기 위하여 사용되고 여기에 참조로서 통합되는 자동차 내부에 대한 머리 상해 보호에 관한 표준(연방 자동차 안전 표준 201)을 충족하는 적용에서 사용될 수 있다. 상기 표준은 내부 구성요소가 15 mph에서 표면과 충돌하는 10 lbm 머리모형을 사용하여 시험되어야 함을 요한다. HIC(d)(머리 상해 기준(모형))의 측정은FMVSS 201에 설명된 식에 따라서 결정된다. HIC(d)의 값은 1000을 넘지 않아야 한다.
선행 기술은 상대적으로 비싸고 일부 경우에 있어서 덜 효과적인 접근에서 기인한 미해결된 생산 문제를 남겨놓았다. 주입 몰딩, 반응 몰딩, 압출, 블로우 몰딩(blow molding), 벌집모양 성형, 그리고 스트랜드된 금속 제조는 상대적으로 비용이 많이 들 수 있다. 또한, 일부 몰딩 기술로는 매우 얇은 벽 두께를 몰드하기가 곤란할 수 있다.
이것들 및 관련된 접근법에 비추어, 필요한 작은 무게로서, 가능한 한 작은 충돌 거리에서 많은 충격 에너지를 흡수하지만, 유리한 경제 조건 하에서 제조될 수 있는 요구가 남아있다.
본 발명은 흡수체에 충돌하는 대상물(object)을 감속시키기 위한 합성 에너지 흡수체에 관한 것이다.
도1은 본 발명에 따라서 제조된 모듈 에너지 흡수 어셈블리의 4등분 투시도이다.
도2는 그것의 바닥 평면도이다.
도3은 도2에 도시된 상기 발명의 3-3을 따라서 취한 횡단면도이다.
도4는 개시된 발명의 다른 실시예의 4등분 투시도이다.
도5는 도4에 도시된 상기 실시예의 선 5-5를 따라서 취한 횡단면도이다.
도6은 개시된 발명의 또 다른 실시예의 4등분 투시도이다.
도7은 도6의 상기 실시예의 선 7-7을 따라서 취한 횡단면도이다.
도8은 개시된 발명의 또 다른 실시예의 4등분 투시도이다.
도9는 도8에 도시된 상기 실시예의 9-9를 따라서 취한 횡단면도이다.
도10은 삽입된 감마 및 델타 구조를 포함하는 합성 에너지 흡수 어셈블리의 단부 정면도이다.
도11은 그것의 상부 정면도이다.
도12는 그것의 바닥 정면도이다.
도13은 2개의 감마 구조의 인접한 기부들이 서로 결합되어 작용하도록 배치되고, 관련된 플로어들(floors)은 떨어져 있는, 본 발명의 다른 실시예의 부분 횡단면도이다.
도14는 인접한 감마 구조의 플로어들이 병치하고 관련된 기부들도 병치하는, 포개진 감마 구조의 부분 횡단면도이다.
도15는 인접한 감마 구조들의 플로어들이 병치하는, 또 다른 실시예의 부분 횡단면도이다.
본 발명은 보다 비용 효율적이고 능률적인 에너지 흡수제를 제공하는 것이다.
본 발명은 여기서 "감마" 및 "델타" 구조로 칭해진, 삽입된 구조들을 포함하는 합성 모듈 에너지 흡수 어셈블리를 포함한다. 감마 구조는 기부 및 기부 내에 한정된 리세스들을 가진다. 몇몇 경우에 있어서, 벽은 변형에 이어 다소의 스프링-백(spring-back)을 제공하기 위하여 부분적으로 가소적으로(plastically) 그리고 부분적으로 탄성적으로 접힌다. 감마 구조는 공유된 미국 특허 제6,199,942호에 묘사된 제2 구조와 유사하다.
델타 구조는 감마 구조와 결합되어 작용하도록 배치된다. 델타 구조는 셀들을 한정하기 위해 교차하는 상호 연결된 스트랜드들의 격자를 가진다. 일부 셀들은 충격력에 실질상 평행한 평면에 맞춰진다. 감마 구조와 같이, 에너지를 흡수하는 동안에 셀들은 부분적으로 가소적으로 그리고 부분적으로 탄성적으로 접힌다. 델타 구조에 의한 에너지 흡수는 주어진 거리에 걸쳐 최대화된다.
우선 도1-3과 관련하여, 기부(12) 및 어셈블리의 변형을 조절하기 위하여 상기 기부와 결합된 하나 이상의 에너지 흡수 모듈(14)을 가진 모듈 에너지 흡수 어셈블리(10)가 도시되어 있다. 도1-3은 여기서 "감마" 구조(11)(도10-12)로 칭해진 것을 도시한다. 각각의 에너지 흡수 모듈(14)은 상기 기부 내에 한정되고 상기 기부와 일체인 다수의 리세스(16)를 가진다. 적어도 일부 리세스는 실질상 평평하거나 반구형의 플로어(floor)(18), 그리고 상기 플로어로부터 상기 기부로 뻗친 하나 이상의 벽(wall)을 가진다. 상기 플로어(18)와 상기 하나 이상의 벽 사이에 중간부(intermediate segment)(22)가 삽입된다. 상기 중간부는 평균 반경(R)을 가지거나, 비원형일 수 있다(여기서 "곡선"으로 칭해짐). 많은 적용에 있어서, 상기 모듈 에너지 흡수 어셈블리(10)는 반대 위치에서 만족스럽게 작동할 수 있음이 명백할 것이다.
적어도 일부 리세스는 그것들의 플로어가 충격력의 주요 입사 성분(24)에 실질상 직교하도록 맞춰진다(도3). 주어진 리세스에 있어서, 상기 벽은 충격력의 상기 주요 입사 성분에 각(α)으로 경사진다. 상기 각(α)은 주어진 거리에 걸쳐 상기 벽에 의한 에너지 흡수를 최대화하기 위하여 0°와 45°사이에 놓이도록 선택된다. 상기 벽은 에너지를 흡수하는 동안에 적어도 부분적으로 접히고, 다소의 경우에 있어서 적어도 일부 리세스는 적어도 부분적으로 압축되거나 손상된다. 인접한 리세스에 의하여 제공되는 상호 지지로부터 일어난 조화된 방식으로, 상기 어셈블리는 거기서 입사력(incident force)과 충돌하는 대상물을 감속시키는데 소용된다. 상기 벽이 접힘에 따라, 다소의 변형이 탄성적으로 생기고, 그것에 의하여 처음의 변형에 뒤따르는 적어도 부분적인 "스프링 백(spring-back)"을 제공한다.
따라서, 본 발명은 리세스와 함께 물질의 시트를 포함하고, 리세스는 그것에 성형된다. 상기 시트는 리세스가 형성된 후 계속 잔존한다. 바람직하게는, 상기 리세스는 그것이 성형되는 상기 기부 및 시트와 일체이거나 단일체이다. 선택한 제조 방법이 열성형일 경우에, 벽 두께는 주어진 리세스의 상기 플로어 부근보다 상기 기부 부근이 얇을 수 있음이 인식될 것이다.
도3을 계속 상세히 참조하여, 감마 구조의 리세스들(18)은 간격 (S) 만큼 떨어져서 사이를 두고 가상 중심 선 (C)를 가진다. 도3의 실시예에서 도시된 리세스의 평균 깊이는 문자 (D)로 나타난다. 참조 문자 (d)는 인접한 리세스와 이어져 있는 채널(26)의 평균 깊이를 나타낸다. 상기 리세스는 기부, 또는 기부면(12)에서 측정된 리세스의 직경을 나타내는 참조 문자 (W)에 의하여 더 특징된다. 도시된 바와 같이, 상기 기부는 참조 문자 (T)로 나타난 두께를 가진다. 다른 디자인 변수는 채널(26)과 벽(20)의 연결을 특징짓는 반경 (r)이다(도3).
인접한 리세스의 벽들이 기부(12) 또는 채널(26)에 의하여 연결되는 동안에, 상기 벽들(20)은 주어진 리세스의 플로어(18)에 의하여 연결되는 것이 도1 및 도3으로부터 알 수 있을 것이다.
도3을 계속 참조하면, 상기 벽(20)이 1과 45°사이에 있는 각 (α)로 경사진 것과 관련하여, 선(24)은 충격력의 주요 입사 성분을 나타낸다. 작동 중, 상기 벽은 적어도 부분적으로 접힌다(또는 파괴되어 구조적 완전성을 상실한다). 일부 또는 모든 리세스들은 그것에 충격을 주는 대상물을 감속시키면서 에너지를 흡수하는 동안에 부분적으로 탄성적으로 압축된다.
바람직한 실시예에서, 하나 이상의 벽은 일반적으로 프루스토-원뿔형 표면으로서 형상되고 중간부는 약 0.5mm의 평균 반경 (R)을 갖는다.
충격 시험은, (D) 대 (W)의 비는 약 0.5와 0.3 사이이고 (W) 대 (S)의 비는 약 0.2와 0.7 사이일 때 바람직한 결과를 나타냈다. 바람직한 결과는 리세스가 약 4에서 20 사이의 깊이 (D) 대 측 두께 (T) 비로서 더 특징될 때 또한 얻어졌다. 특정 적용의 에너지 흡수 요구조건에 따라서, 채널 (d)의 두께는 리세스의 깊이 (D)에 달할 수 있다.
여러 가지 적용에 있어서, 실험은 리세스의 주어진 구조에 대하여, 상호 리세스 간격 (S)가 특별한 변형 특성에 영향을 줄 수 있다는 것을 드러냈다. 바람직하게는, 적어도 일부 리세스의 가상 중심 (C)는 충돌하는 대상물의 방향에서 볼 때 등변 삼각형의 꼭대기에 위치된다.
다음 도4-5로 넘어가면, 채널보다는 구조적 보강 리브(ribs)가 적어도 일부리세스를 연결하는 본 발명의 감마 구조의 다른 실시예가 도시되어 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 리세스는 다양한 깊이 (d)(도3)와 형상의 채널(26)로 결합될 수 있다. 일반적으로 채널(26)은 그것들의 깊이 (d)가 기부(12) 아래 플로어(18)의 깊이 (D) 보다 작도록 형성된다.
다음 도6-7로 넘어가면, 본 발명의 감마 구조의 또 다른 실시예가 도시되어 있다. 이 실시예에서, 모듈 에너지 흡수 어셈블리는 서로에 대하여 각 (β)로 경사진 2개 이상의 모듈들(30, 32)을 포함한다. 모듈(32)에 있어서, 리세스(20')는 (모듈들(30, 32)과 관련하여) 축 C'-C'와 C-C가 평행하도록 기부(12)에 직각으로 뻗은 가상선 C'-C'에 의하여 특징된다. 도6-7을 살펴보면, 각 (β)는 교차면의 경사를 본질적으로 규정하는 것으로 인식될 것이다. 그런데, 실제로는, 교차하는 모듈들(30 32)의 기부는 벤드 라인(bend line) 또는 결합선을 따라 분리되어 교차하지 않을 수 있고, 대신 곡선의 교차 부분(도시되지 않음)에 의하여 결합될 수 있다. 상기 모듈(32)은 축 C'-C'가 축 C-C 쪽으로 기울어 질 수 있도록, 모듈(30)의 기부(12)의 일부를 꺾어서 형성될 수 있음이 인식될 것이다.
상기 리세스들은 절두 원추형, 타원체의 섹션(section), 쌍곡면 섹션, 또는 유사한 구조로서 형상될 수 있고, 주어진 에너지 흡수 모듈 내에서 혼합된 형상일 수 있다. 선택적으로, 적어도 일부 리세스들은 컵, 원뿔, 그리고 프로스토-원뿔체, 다면체, 사면체, 각기둥, 그리고 평행 육면체로서 형상될 수 있다.
도7을 계속 참조하면, 제1 모듈(좌측)에서, 각 (α)는 대표적인 리세스의 중심선 C에 대하여 벽(20)의 경사각을 표시한다. 제2 모듈에서, 각 (γ)는충격력(24')의 주요 입사 성분에 대하여 벽(20')의 경사를 나타낸다.
본 명세서에 비추어, 개시된 모듈 에너지 흡수 어셈블리의 에너지 흡수 특성은 리세스의 깊이 (D), 채널의 깊이 (d), 상호 리세스 간격 (S), 벽 경사 (α, γ), 상호 모듈 경사 (β), 및 리세스 형상의 적절한 조합에 의하여 특정한 적용의 필요에 적합하게 맞추어 만들어질 수 있다.
다음 도 8-9로 넘어가면, 모듈 에너지 흡수 어셈블리(10)가 기부(12)를 가로질러 불규칙한 중심-중심 거리를 포함하는 간격에 배치된 리세스를 포함하는, 본 발명의 감마 구조의 다른 실시예가 도시되어 있다. 도9에서 리세스들의 깊이는 참조 문자 D', D", D"', 등으로 도시된다. 상호 리세스 간격은 참조 문자 S', S", S"', 등으로 표시된다. 맞춰진 경사각은 심볼 α' 및 β"으로 설명된다.
또 다른 실시예들은 와이어, 튜브 등이 수용될 수 있고 하나 이상의 유동체 도관이 어셈블리에 의하여 제공될 수 있도록, 기부(12) 내에 일반적으로 한정되는 하나 이상의 트로프(trough) 또는 캐치(catch)의 형성을 포함한다.
참조문은 FMVSS 201 식에 따라서 계산된 HIC(d) 값이 1000을 넘지 못함을 요구하는 양적 수용 지수에 따라 일찍이 만들어졌다. 아래 표는 개시된 발명의 HIC(d) 값과 경쟁 생산품에 의하여 제시된 값을 비교한다.
낙하 타워(Drop Tower) HIC(d) 수행
기준선의 딱딱함(Baselin Stiffness) = 1500 HIC(d); 샘플 높이 = 200mm
에너지 흡수체 HIC(d)
발 명 927
폴리우레탄 폼(foam)(선행기술)(5.5 lb ft-3) 1024
참조문은 에너지 흡수 어셈블리가 부착되는 접착 기면(substrate) 또는 구조의 가파른 윤곽 변화(abrupt contour changes)에 합치하도록 인접한 에너지 흡수 모듈 사이에 하나 이상의 벤딩 라인(bending lines)의 형성에 따라서 위에 또한 만들어졌다. 그러한 축의 목적은 에너지 흡수 모듈의 가상 중심선이 반응 표면에 실질상 정상적으로 향하도록 하는 것이다. 충격 환경에 따라서, 이들 축은 기부(기부 평면)를 따라서 또는 리세스 및/또는 리브를 연결하는 가상선을 따라서 뻗칠 수 있다.
본 발명의 개시된 실시예를 제조하기 위한 하나의 바람직한 기술은 열가소성 시트로 시작되는 열성형 방법을 사용하는 것이다. 많은 형태의 열성형 수지가 다양한 크기와 두께로 사용될 수 있다. 개시된 열성형 방법에 사용하기 위한 적합한 물질들은 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 수지, 아세테이트, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리에틸렌 (저 또는 고밀도), 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 및 폴리비닐 클로라이드(PVC)를 포함한다. 다른 적합한 물질들은 수용 가능한 동결 및 유연 특성이 있는 어떤 열가소성 물질을 포함한다.
시트 두께 (T)는 열성형 과정 단계와 그것에 의하여 만들어진 모듈 에너지 흡수 어셈블리의 특성뿐만 아니라, 제조 경제에 상당히 영향을 준다. 일반적으로, 가벼운 무게, 얇은-규격 플라스틱을 사용할 때, 보다 적은 물질이 여기서 개시된형태의 어셈블리를 생산하는데 요구된다. 반대로, 무거운-규격 물질의 사용은 보다 많은 물질을 필요로 하고, 그것은 비용을 증가시키기 쉽다. 다른 것들이 같을 때, 여기서 검토된 디자인 요소의 적합한 선택에 의하여, 특정 작동 환경의 필요에 적합하게 맞춰진 에너지 흡수 어셈블리를 생산하는 동안 제조 경제는 실현된다.
열성형은 상대적으로 얇은 벽 두께를 가진 감마 구조의 형상을 허용한다. 주입 몰딩 같은 다른 방법에 의하여 얇은 벽 부분을 얻는 것은, 제조 비용을 증가시키기 쉬운 상대적으로 높은 용융 유동(melt flow), 핫 몰드(hot molds), 연장된 동결 시간, 그리고 다른 적합성을 가지는 폴리머의 사용을 필요로 할 수 있다.
종래의 열성형 기술의 유용한 개요는 여기에 참조로서 통합되는 J. Florian, PRACTICAL THERMO FORMING, 2d Ed. (1996), Chs. 2-5에서 발견된다.
바람직한 실시예에서, 합성 모듈 에너지 흡수 어셈블리는 하나 이상의 감마 구조(100)를 포함한다(도10). 하나 이상의 감마 구조는 기부(12')를 가진다. 다수의 리세스(16')는 상기 기부(12') 내에 한정된다. 적어도 일부 리세스(16')는 관련된 기부(12')로부터 뻗친 하나 이상의 벽(20')을 가진다. 일부 또는 모든 리세스(16')는 내부에 구멍(aperture)을 한정하거나 한정하지 않을 수 있는 (도시되지 않음) 플로어(18')를 갖는다.
도11-12에 최선으로 도시된 하나 이상의 델타 구조(200)는 적어도 일부 감마 구조(100)와 결합되어 작용하도록 배치된다. 일실시예에서, 적어도 일부 델타 구조(200)는 상호 연결된 스트랜드(strand)의 격자(210)를 갖는다. 상기 스트랜드는 다수의 셀(cell)(220)을 한정하기 위해 교차한다. 적어도 일부 셀은, 각각의 셀의평면이 주어진 거리에 걸쳐 에너지 흡수를 최대화하기 위해 충격력 F(도10)에 실질상 평행하도록 맞춰진다. 상기 격자는 부분적으로 유연하게 접히고 부분적으로 탄성적으로 복구된다.
서로 삽입되는 감마 및 델타 구조의 다수의 조합은 개시된 합성 모듈 에너지 흡수 에셈블리의 에너지 흡수 특성을 실현하는 데 효과적일 수 있음이 인식될 것이다. 예컨대, 쌓는 배열(staking arrangements)은 하나 이상의 델타 구조로 삽입된 하나 이상의 감마 구조, 단독 감마 구조, 또는 단독 델타 구조를 포함할 수가 있었다.
따라서, 개시된 합성 모듈 에너지 흡수 어셈블리는 단일 구조를 이용하여 실현될 수 있는 것보다 효율적인 에너지 흡수체를 제공한다.
일부 실시예에서, 델타 구조는 공유된 미국 특허 제6,119,942호에서 첫 번째 구조로서 도시된 것과 유사하다. 개시된 발명의 범위 내에 있도록 의도된 다른 실시예에서, 스트랜드된 셀의 격자는 톱니형, 나선형, (공유된 미국 특허 제6,199,942(도1))에 도시된 것처럼) 지그재그로서 또는 효율적인 에너지 흡수의 목적을 달성하도록 적용된 다른 형태로 배열될 수 있다.
일시시예에서, 합성 모듈 에너지 흡수 어셈블리는 감마 및 델타 구조 사이에 삽입된 방음 댐프너(acoustic dampener)(300)를 포함한다.
다른 실시예에서, 돌출부(310)(도10)는 감마 구조(100)의 하나 이상의 기부로부터 뻗친다. 각각의 돌출부(310)는 적어도 일부 감마 및 델타 구조 사이에 삽입되며, 그것 사이의 소음을 줄이고 쿠션 배열을 제공하는데 소용된다. 선택적으로, 하나 이상의 돌출부(310)는 감마 구조(100)와 지지 구조 또는 합성 모듈 에너지 흡수체가 결합되어 작용하는 접착 기면(도시되지 않음) 사이에 삽입된다.
도13-15를 계속 참조하면, 하나 이상의 감마 구조(100)는 인접한 감마 구조의 기부(12')가 서로 병치하도록 쌓아올려질 수 있음이 인식될 것이다. 도13은 2개의 감마 구조의 인접한 기부(12')가 서로 결합되어 작용하도록 배치되고 관련된 플로어(18')가 떨어져 있는 부분 횡단면도이다.
도14는 인접한 감마 구조의 플로어(18')가 병치하고 관련된 기부(12')가 병치하는 포개진 감마 구조의 횡단면도이다.
옵션으로, 도15에 도시된 바와 같이, 모듈 에너지 흡수 어셈블리는 감마 구조의 플로어(18')의 상측이 인접한, 반전된 감마 구조의 플로어(18')의 상측과 병치하도록 쌓아올려진 하나 이상의 감마 구조로 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 적어도 일부 리세스는 공기와는 다른 동질 또는 이질 매체로 적어도 부분적으로 채워질 수 있다. 예컨대, 일부 리세스는 펠렛(pellet)으로 적어도 부분적으로 채워진다. 바람직하게는, 그러한 펠렛 또는 비드(bead)는 수지, 유리, 또는 다른 세라믹으로부터 형성될 수 있다. 적어도 부분적으로 일부 리세스를 채우는 매체의 다른 예는 리브 또는 채널, 폼(foam), 그리고 다른 유동체를 제한 없이 포함한다. 그러한 구조는, 합성 모듈 에너지 흡수 어셈블리를 보강함과 동시에, 붕괴의 역학 관계를 유리한 방식으로 변화시키는 것으로 확인되었다.
다른 실시예에서, 유동체는 리세스 내에 수용되는 기포(bladder) 내에 함유된 공기를 포함한다. 선택적으로, 상기 리세스 자체가 유동체를 포함하는데 소용될 수 있다.
앞서 참조된 바와 같이, 도13-15는 쌓아올려진 원추의 선택적인 배치를 도시한다. 일련의 실험에서, 전체 높이가 약 40 밀리미터인 흡수체가 여러 가지로 배치되어 관측되었다. 첫째 목표는 두 개의 쌓아올려진 20 밀리미터 견본들의 다양한 쌓는 배열의 상대적인 충격 수행을 결정하는 것이었다. 하나의 쌓는 배열은 도13에 도시된다. 쌓아 올려진 샘플들은 원추가 평면도에서 선에 또는 치우쳐서(offset) 인-라인(in-line) 위치에 배열되었다. 40 밀리미터 샌드위치 샘플(도14에 도시된 것과 유사)과 40 밀리미터 고 원추 샘플(도4에 도시된 것과 유사)의 수행이 비교되었다. 도15에 도시된 것처럼, 감마 구조의 플로어의 상측이 인접한, 반전된 감마 구조의 상측과 병치하도록 두 개의 감마 구조가 쌓아올려져 있는 두 개의 감마 구조의 수행이 관측되었다.
선택적인 배치의 수행을 평가하기 위하여, 머리 상해 지수(HIC(d))는 15 mph에서 강제 머리모형 충돌과 함께 낙하 타워 시험을 사용하여 결정되었다. 결과는, 최고의 수행자는 원추가 서로 떨어져 향하는 두 개의 쌓아올려진 20 밀리미터 고 샘플(도13)을 포함한 것을 시사하였다. 샌드위치된 샘플(도14)은 잘 수행되었지만 차선으로 확인되었다.
다른 실험 중에서, 이것들이 HIC(d)를 최적하기 위해서는, 상기 구조들은 원추가 서로 떨어져서 향한 채 쌓아올려지고 대체로 같은 두께를 가져야 하는 것으로 시사하였다.
발명의 실시예들이 예시되고 설명되는 동안에, 이들 실시예들은 발명의 모든 가능한 형태를 예시하거나 설명하는 것으로 의도되지 않는다. 오히려, 명세서에 사용된 말들은 제한보다는 설명의 말이고, 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않고 다양한 변화가 가능한 것으로 인식된다.

Claims (22)

  1. 기부, 및
    상기 기부 내에 한정되며, 적어도 일부는 상기 관련된 기부로부터 뻗친 적어도 하나의 벽을 가지고, 여기서 적어도 일부는 그것들의 벽이 충격력의 주요 입사 성분에 각 알파로 경사지도록 맞춰지고, 알파는 0과 45도 사이에 있는 리세스,
    를 적어도 하나가 가지는 하나 이상의 감마 구조; 및
    적어도 하나가 상호 연결된 스트랜드의 격자를 가지며, 상기 스트랜드는 다수의 셀을 한정하기 위해 교차하고, 상기 셀의 적어도 일부는 상기 적어도 일부 셀의 평면이 충격력의 주요 성분에 각으로 경사지도록 맞춰지고, 상기 각은 주어진 거리에 걸쳐 에너지 흡수를 최대화하기 위해 0과 45도 사이에 있고, 상기 셀의 적어도 일부는 에너지 흡수 동안에 적어도 부분적으로 닫히게 되는, 상기 하나 이상의 감마 구조의 적어도 일부와 결합되어 작용하도록 배치된 하나 이상의 델타 구조;
    를 포함하고,
    주어진 거리에 걸쳐 에너지 흡수를 최대화하기 위해 충돌하는 대상물을 감속시키는데 소용되는,
    합성 모듈 에너지 흡수 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서, 상기 합성 모듈 에너지 흡수 어셈블리는, 일부 상기 감마및 델타 구조들의 적어도 일부분 사이에 삽입된 방음 댐프너를 더 포함하는 합성 모듈 에너지 흡수 어셈블리.
  3. 제1항에 있어서, 상기 합성 모듈 에너지 흡수 어셈블리는, 일부 상기 감마 및 델타 구조들의 적어도 일부분에 인접하여 위치한 방음 댐프너를 더 포함하는 합성 모듈 에너지 흡수 어셈블리.
  4. 제1항에 있어서, 상기 합성 모듈 에너지 흡수 어셈블리는, 상기 감마 및 델타 구조들의 적어도 일부 사이에 삽입되며 상기 구조들 사이의 소음을 줄이고 쿠션 배열을 제공하는데 소용되는, 하나 이상의 상기 베이스로부터 뻗친 돌출부를 더 포함하는 합성 모듈 에너지 흡수 어셈블리.
  5. 제1항에 있어서, 상기 합성 모듈 에너지 흡수 어셈블리는, 상기 구조들과 합성 모듈 에너지 흡수 어셈블리에 인접한 구조 사이의 소음을 줄이고 쿠션 배열을 제공하는데 소용되는, 하나 이상의 상기 베이스로부터 뻗친 돌출부를 더 포함하는 합성 모듈 에너지 흡수 어셈블리.
  6. 제1항에 있어서, 상기 합성 모듈 에너지 흡수 어셈블리는, 상기 감마 및 델타 구조들의 적어도 일부 사이에 삽입되며 상기 구조들 사이의 소음을 줄이고 쿠션 배열을 제공하는데 소용되는, 하나 이상의 리세스로부터 뻗친 돌출부를 더 포함하는 합성 모듈 에너지 흡수 어셈블리.
  7. 제1항에 있어서, 상기 합성 모듈 에너지 흡수 어셈블리는, 상기 합성 모듈 에너지 흡수 어셈블리와 그것에 인접한 구조 사이의 소음을 줄이고 쿠션 배열을 제공하는데 소용되는, 하나 이상의 리세스로부터 뻗친 더 포함하는 합성 모듈 에너지 흡수 어셈블리.
  8. 제1항에 있어서, 상기 기부는 하나 이상의 벤드 라인(bend lines)을 한정하는 것을 특징으로 하는 합성 모듈 에너지 흡수 어셈블리.
  9. 제1항에 있어서, 상기 합성 모듈 에너지 흡수 어셈블리는, 하나 이상의 다른 구조에 상기 어셈블리의 고정(securement)을 용이하게 하기 위한 부착 메카니즘을 더 포함하는 합성 모듈 에너지 흡수 어셈블리.
  10. 제1항에 있어서, 상기 합성 모듈 에너지 흡수 어셈블리는, 필라(pillar), 헤드 레일(head rail), 계기판(instrument panel), 좌석, 좌석 등받이, 좌석 앤티-서브마린 램프(seat anti-submarine ramp), 통합된 좌석 속박 메카니즘, 도어 패널(door panel), 도어-설치된 하드웨어 또는 빔(door-mounted hardware or beams), 돔 라이트(dome light), 콘솔(console), 필라-설치된 안전 장치, 헤드라이너(headliner), 범퍼 빔(bumper beam), 범퍼 마운트(bumper mount), 무릎볼스터(knee bolster), 그리고 조향축(steering column)으로 구성된 그룹에서 선택된, 하나 이상의 상기 베이스가 부착되는 지지면을 더 포함하는 합성 모듈 에너지 흡수 어셈블리.
  11. 제1항에 있어서, 상기 합성 모듈 에너지 흡수 어셈블리는, 헬멧, 어린이 좌석, 어린이 캐리지(carriage), 보호대(guards), 그리고 충격 흡수체로 구성된 그룹에서 선택된, 하나 이상의 상기 베이스가 부착되는 지지면을 더 포함하는 합성 모듈 에너지 흡수 어셈블리.
  12. 기부; 및
    상기 기부 내에 한정되며, 적어도 일부는 플로어, 및 상기 기부와 상기 플로어 사이에 뻗친 적어도 하나의 벽,을 가지며, 여기서 적어도 일부는 그것들의 벽이 충격력의 주요 입사 성분에 각 알파로 경사지도록 맞춰지고, 알파는 0과 45도 사이에 있는 리세스;
    를 적어도 하나가 가지는 하나 이상의 감마 구조를 포함하는 합성 모듈 에너지 흡수 어셈블리.
  13. 제12항에 있어서, 상기 플로어의 적어도 일부는 거기에 구멍을 한정하는 것을 특징으로 하는 합성 에너지 흡수 어셈블리.
  14. 제12항에 있어서, 상기 리세스의 적어도 일부는 컵, 원추, 프로스토-원뿔체, 다면체, 사면체, 각기둥, 평행 6면체, 절두 원추, 타원체의 섹션, 쌍곡면의 섹션, 그리고 그러한 형상의 혼합으로서 형상되는 것을 특징으로 하는 합성 에너지 흡수 어셈블리.
  15. 제12항에 있어서, 상기 하나 이상의 감마 구조는 인접한 감마 구조들의 상기 베이스들이 서로 병치하도록 쌓아올려지는 것을 특징으로 하는 합성 에너지 흡수 어셈블리.
  16. 제12항에 있어서, 상기 하나 이상의 감마 구조는 인접한 감마 구조들의 플로어들이 서로 병치하도록 쌓아올려지는 것을 특징으로 하는 합성 에너지 흡수 어셈블리.
  17. 제12항에 있어서, 상기 하나 이상의 감마 구조는 감마 구조의 플로어의 상측이 인접한, 반전된 감마 구조의 플로어의 상측과 병치하도록 쌓아올려지는 것을 특징으로 하는 합성 에너지 흡수 어셈블리.
  18. 기부; 및
    상기 기부 내에 한정되며, 적어도 일부는 상기 기부에서 뻗친 적어도 하나의 벽을 가지고, 여기서 적어도 일부는 그것들의 벽이 충격력의 주요 입사 성분에 각알파로 경사지도록 맞춰지고, 알파는 0과 45도 사이에 있는 리세스;
    를 적어도 하나가 가지는 하나 이상의 감마 구조를 포함하는 합성 모듈 에너지 흡수 어셈블리.
  19. 제18항에 있어서, 상기 리세스의 적어도 일부는 유동체로 적어도 부분적으로 채워지는 것을 특징으로 하는 합성 모듈 에너지 흡수 어셈블리.
  20. 제18항에 있어서, 상기 리세스의 적어도 일부는 펠렛으로 적어도 부분적으로 채워지는 것을 특징으로 하는 합성 모듈 에너지 흡수 어셈블리.
  21. 제19항에 있어서, 상기 유동체는 상기 에너지 흡수 모듈 내에 적어도 부분적으로 배치된 충전 물질을 포함하고, 상기 충전 물질은 펠렛된 물질, 과립형 물질, 폼, 그리고 그것들의 혼합으로 구성된 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 합성 모듈 에너지 흡수 어셈블리.
  22. 적어도 하나가 상호 연결된 스트랜드의 격자를 가지며, 상기 스트랜드는 다수의 셀을 한정하기 위해 교차하고, 상기 셀의 적어도 일부는 상기 적어도 일부 셀의 평면이 충격력의 주요 성분에 각으로 경사지도록 맞춰지고, 상기 각은 주어진 거리에 걸쳐 에너지 흡수를 최대화하기 위해 0과 45도 사이에 있고, 상기 셀의 적어도 일부는 에너지 흡수 동안에 적어도 부분적으로 닫히게 되는, 서로 결합되어작용하도록 배치된 하나 이상의 델타 구조;를 포함하는 합성 모듈 에너지 흡수 어셈블리.
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