KR20050030318A - 충돌 테스트 더미의 암 어셈블리 - Google Patents

충돌 테스트 더미의 암 어셈블리 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 의한 충돌 테스트 더미의 암 어셈블리(arm assembly)는, 그 상단부가 상기 더미의 몸체에 결합되는 어퍼 암 유닛(upper arm unit)과, 상기 어퍼 암 유닛의 하단부에 피봇 가능하게 결합되는 로워 암 유닛(lower arm unit)과, 그 일단이 상기 로워 암 유닛에 회전 가능하게 결합되는 손목 관절(wrist joint)과, 상기 손목 관절의 타단에 피봇 가능하게 결합되는 핸드 유닛(hand unit)을 포함하되, 상기 어퍼 암 유닛은, 하우징과, 상기 하우징 내에 배치되며 상기 로워 암 유닛을 구동하는 구동장치를 포함한다. 본 발명의 실시예에 의한 암 어셈블리는, 구동장치를 이용하여 로워 암 유닛을 구동하고, 탄성력이 제공되는 핑거부를 포함함으로써, 충돌시 실제 인체의 팔 및 손과 유사하게 작동할 수 있다.

Description

충돌 테스트 더미의 암 어셈블리{ARM ASSEMBLY FOR CRASH TEST DUMMY}
본 발명은 충돌 테스트 더미(crash test dummy)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 충돌 테스트 더미의 암 어셈블리(arm assembly)에 관한 것이다.
충돌 테스트 더미는 차량의 충돌 시험에 사용되는 장비로, 차량의 안전도 평가 및 연구에 있어서 아주 중요한 장비이다.
이러한 충돌 테스트 더미의 종래의 암 어셈블리는 상박부(upper arm portion)와 하박부(lower arm portion), 그리고 핸드 유닛(hand unit)을 단순한 유니버셜 조인트(universal joint)로 연결하는 것이 일반적이다.
또한, 충돌 테스트 시에, 핸드 유닛의 손가락에 해당하는 부분은, 테스트 차량의 핸들(steering wheel)에 테이프 등을 통해서 고정되는 것이 일반적이다.
그러나, 이러한 암 어셈블리를 이용하는 더미를 이용하여 충돌 테스트를 수행하는 경우, 충돌시에 실세 사람의 팔에 의해 작용하는 반발력 등을 전혀 구현할 수 없으므로 그 충돌 테스트 결과의 신뢰도가 높지 않다.
또한, 손가락에 해당하는 부분도 핸들에 단순히 고정되기 때문에, 실제 사람의 손과 같이 일정한 악력(grasping force)을 구현하기 힘들다.
상기와 같은 이유로, 종래의 암 어셈블리를 사용하는 더미를 이용하는 충돌 테스트를 통해서는 차량 충돌시 인체에 가해지는 손상을 정확히 예측하기 곤란하다는 문제가 있다.
본 발명은 상기 전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 차량 충돌시 실제 사람의 팔 및 손가락과 유사하게 동작할 수 있는 충돌 테스트 더미의 암 어셈블리를 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 의한 충돌 테스트 더미의 암 어셈블리(arm assembly)는, 그 상단부가 상기 더미의 몸체에 결합되는 어퍼 암 유닛(upper arm unit)과, 상기 어퍼 암 유닛의 하단부에 피봇 가능하게 결합되는 로워 암 유닛(lower arm unit)과, 그 일단이 상기 로워 암 유닛에 회전 가능하게 결합되는 손목 관절(wrist joint)과, 상기 손목 관절의 타단에 피봇 가능하게 결합되는 핸드 유닛(hand unit)을 포함하되,
상기 어퍼 암 유닛은, 하우징과, 상기 하우징 내에 배치되며 상기 로워 암 유닛을 구동하는 구동장치를 포함한다.
상기 구동장치는, 모터와, 상기 모터에 의해 구동되며 그 구동에 대응하여 상기 로워 암 유닛을 피봇 운동시키도록 구성되는 기어장치를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에 의한 충돌 테스트 더미의 암 어셈블리(arm assembly)는, 그 상단부가 상기 더미의 몸체에 결합되는 어퍼 암 유닛(upper arm unit)과, 상기 어퍼 암 유닛의 하단부에 피봇 가능하게 결합되는 로워 암 유닛(lower arm unit)과, 그 일단이 상기 로워 암 유닛에 회전 가능하게 결합되는 손목 관절(wrist joint)과, 상기 손목 관절의 타단에 피봇 가능하게 결합되는 핸드 유닛(hand unit)을 포함하되,
상기 핸드 유닛은, 차량 핸들을 잡을 수 있고 외력이 가해지는 경우 상기 차량 핸들을 놓을 수 있도록 구성된다.
상기 핸드 유닛은,
설정된 거리만큼 이격되어 서로 마주하도록 배치되는 제1플레이트와 제2플레이트와,
상기 손목 관절이 피봇 가능하게 결합되며, 상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트에 각각 연결되는 제1연결축과,
상기 손목 관절의 피봇 거동을 제한할 수 있도록 상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트에 각각 연결되는 제2연결축과,
상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트 사이에 피봇 가능하게 배치되는 제1핑거와,
상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트 사이에 피봇 가능하게 배치되며, 상기 제1핑거부의 거동에 연동하여 작동하도록 구성되는 제2핑거부와,
상기 제1핑거부와 상기 제2핑거부가 움켜쥐는 상태가 되도록 상기 제1핑거부에 탄성력을 제공하는 탄성멤버를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 핸드 유닛은,
상기 제1핑거부의 피봇 거동을 제한할 수 있도록 상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트에 각각 연결되는 제3연결축을 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 핸드 유닛은,
상기 제2핑거부의 피봇 거동을 제한할 수 있도록 상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트에 각각 연결되는 제4연결축을 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 탄성멤버는 코일 스프링인 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에 의한 충돌 테스트 더미의 암 어셈블리(arm assembly)는, 상기 더미의 몸체에 결합되는 어퍼 암 유닛(upper arm unit)과, 상기 어퍼 암 유닛의 하단부에 설정된 범위 내에서 피봇 가능하게 결합되는 로워 암 유닛(lower arm unit)과, 그 일단이 상기 로워 암 유닛에 회전 가능하게 결합되는 손목 관절(wrist joint)과, 상기 손목 관절의 타단에 회전 가능하게 결합되는 핸드 유닛(hand unit)을 포함하되,
상기 어퍼 암 유닛은, 하우징과, 상기 하우징 내에 배치되며 상기 로워 암 유닛을 구동하는 구동장치를 포함하고,
상기 핸드 유닛은, 차량 핸들을 잡을 수 있고 외력이 가해지는 경우 상기 차량 핸들을 놓을 수 있도록 구성된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 설명한다.
도1 및 도2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 충돌 테스트 더미(crash test dummy, 200)의 암 어셈블리(arm assembly, 100)는, 어퍼 암 유닛(upper arm unit, 101)과, 로워 암 유닛(lower arm unit, 103)과, 핸드 유닛(hand unit, 105)을 포함한다.
어퍼 암 유닛(101)의 상단부는 설정된 범위 내에서 피봇(pivot) 가능하도록 고리부(102)를 통해서 더미(200)의 몸체(201)에 연결된다.
로워 암 유닛(103)은 어퍼 암 유닛(101)의 하단부에 피봇 가능하게 연결되며, 핸드 유닛(105)은 손목 관절(wrist joint, 107)을 통해서 로워 암 유닛(103)에 연결된다.
어퍼 암 유닛(101)의 하우징(109) 내에는 로워 암 유닛(103)을 피봇 구동시키기 위한 구동장치(111)가 배치된다.
도3에 도시된 바와 같이, 구동장치(111)는 모터(113)와 모터(113)에 연결되는 기어장치(115)를 포함한다.
모터(113)는 모터 구동유닛(300)에 의해 그 구동이 제어되며, 예를 들어, 모터(113)는 DC 모터로 할 수 있다.
모터 구동유닛(300)은, 전원공급부, 인터페이스부, 제어부 등을 포함하는 것이 바람직하다.
기어장치(115)는 모터 회전축(117)을 통하여 모터(113)의 회전력을 전달받아 이를 적절히 감속한 후 로워 암 유닛(103)에 일체로 결합되는 회전축(119)을 구동시킬 수 있는 임의의 기어장치가 사용될 수 있다.
예를 들어, 기어장치(115)로는 수직형(right angle) 감속기인 "BAYSIDE"사의 "NR34(감속비 100:1)"가 사용될 수 있다.
이러한 감속 기어장치의 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 자명하므로 이에 대한 더욱 상세한 설명은 생략한다.
실제 충돌 테스트시에, 모터(113)와 기어장치(115)를 이용하여 로워 암 유닛(103)을 구동시켜 실제 사람의 팔에서의 능동적인 힘(active force)과 유사한 힘이 작용하도록 함으로써, 보다 정확한 실험결과를 얻을 수 있다.
도4 및 도5에 도시된 바와 같이, 핸드 유닛(105)은 설정된 거리만큼 이격되어 서로 마주하도록 배치되는 제1플레이트(125)와 제2플레이트(127)를 포함한다.
제1연결축(129)이 제1플레이트(125)와 제2플레이트(127)에 각각 연결되고, 이 제1연결축(129)에는 손목 관절(107)이 피봇 가능하게 연결된다.
예를 들어, 제1연결축(129)은 볼트(bolt)로 할 수 있다.
도6에 도시된 바와 같이, 손목 관절(107)의 일단에는 원형 플레이트(131)가 구비되며, 원형 플레이트(131)의 중심부에는 통공(through hole, 133)이 형성된다.
통공(133)에는 제1연결축(129)이 삽입됨으로써, 핸드 유닛(105)은 손목 관절(107)에 대해 피봇 가능하게 연결된다.
한편, 손목 관절(107)의 다른 일단에는 원형 함몰부(135)가 형성되며, 이 함몰부(135)를 통해 손목 관절(107)은 로워 암 어셈블리(103)에 회전 가능하게 연결된다.
손목 관절(107)의 원형 플레이트(131)의 양측에는 마찰부재(137, 139)가 각각 배치된다.
마찰부재(137, 139)의 중심부에는 각각 통공(141, 143)이 형성되고, 이 통공(141, 143)에는 제1연결축(129)이 삽입된다.
제1연결축(129)을 회전시켜 원형 플레이트(131)와 마찰부재(137, 139) 사이의 마찰력을 조절할 수 있다.
또한, 손목 관절(107)의 피봇 거동을 제한할 수 있도록 제2연결축(145)이 제1연결축(129)의 일측에 설치된다. 제2연결축(145)의 양단은 제1플레이트(125)와 제2플레이트(127)에 각각 연결된다.
도5에 도시된 바와 같이, 제2연결축(145)은 손목 관절(107)의 피봇 거동(도면상 반시계 방향)을 제한한다.
또한, 핸드 유닛(105)은 사람의 손가락에 대응하는 제1핑거부(first finger member, 147)와 한 쌍의 제2핑거부(second finger member, 149)를 포함한다.
제1핑거부(147)는 제1플레이트(125)와 제2플레이트(127)에 각각 연결되는 연결축(151)에 피봇 가능하게 결합된다.
유사하게, 제2핑거부(149)도 제1플레이트(125)와 제2플레이트(127)에 각각 연결되는 연결축(153)에 피봇 가능하게 결합된다.
도5에 도시된 바와 같이, 제1핑거부(147)의 일단에는 탄성멤버(elastic member, 155)의 일단이 연결되고, 탄성멤버(155)의 다른 일단은 제2연결축(145)에 연결된다.
예를 들어, 탄성멤버(155)는 코일 스프링(coil spring)으로 할 수 있다.
한편, 제1핑거부(147)와 제2핑거부(149)는 연결부재(connecting member, 157)에 의해 연결된다.
연결부재(157)의 일단은 제1핑거부(147)의 피봇 연결되고 다른 일단은 제2핑거부(149)에 피봇 연결됨으로써, 제1핑거부(147)가 연결축(151)을 중심으로 피봇 거동하는 경우 이에 대응하여 제2핑거부(149)도 연결축(153)을 중심으로 피봇 거동하게 된다.
제1핑거부(147)가 도면상에서 시계 방향으로 회전하는 경우 제2핑거부(149)는 반시계 방향으로 회전하며, 제1핑거부(147)가 반시계 방향으로 회전하는 경우 제2핑거부(149)는 시계 방향으로 회전한다.
따라서, 제1핑거부(147)와 제2핑거부(149)는 차량 핸들(400)을 잡거나 놓을 수 있도록 작동할 수 있다.
제1핑거부(147)의 외측에는 제1핑거부(147)의 피봇 거동을 제한할 수 있도록 설치되는 제3연결축(157)이 구비되며, 제3연결축(157)은 제1플레이트(125)와 제2플레이트(127)에 각각 연결된다.
유사하게, 제2핑거부(149)의 외측에는 제2핑거부(149)의 피봇 거동을 제한할 수 있도록 설치되는 제4연결축(159)이 구비되며, 제4연결축(159)은 제1플레이트(125)와 제2플레이트(127)에 각각 연결된다.
도5에 도시된 바와 같이, 제3연결축(157)은 제1핑거부(147)의 반시계 방향의 회전을 제한할 수 있는 지점에 위치하고, 제4연결축(159)은 제2핑거부9149)의 반시계 방향의 회전을 제한할 수 있는 지점에 위치한다.
탄성멤버(155)는 제1핑거부(147)와 제2핑거부(149)가 핸들(400)을 움켜쥐는 상태(grasping state)가 되도록 제1핑거부(147)에 탄성력을 제공하도록 구성된다.
즉, 탄성멤버(155)가 평형상태(수축되거나 인장되지 아니한 상태)에 있는 경우, 제1핑거부(147)와 제2핑거부(149)가 점선(dotted line)으로 표시된 지점에 위치하도록 한다. 이 상태에서 차량의 정면 충돌이 있는 경우, 화살표 방향의 외력이 제1핑거부(147)에 작용하게 된다. 그 결과, 외력에 의해 탄성멤버(155)가 인장되며, 제1핑거부(147)는 도면상 시계 방향으로 회전하고 제2핑거부(149)는 도면상 반시계 방향으로 회전하게 된다.
외력에 의해 제1핑거부(147)가 시계 방향으로 회전하게 되면, 핸드 유닛(105)이 핸들(400)로부터 이탈되게 된다.
따라서, 본 발명의 실시예에 의한 암 어셈블리(100)의 핸드 유닛(105)은 제1핑거부(147)로 탄성력을 제공하는 탄성멤버(155)를 구비함으로써, 차량 충돌시 사람의 손가락에 의해 작용하는 힘과 유사한 힘을 구현할 수 있다.
이상에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경 및/또는 수정을 포함한다.
상기와 같은 본 발명의 실시예에 의한 암 어셈블리는 모터와 기어장치를 이용하여 로워 암 유닛을 구동함으로써 충돌시 실제 사람의 팔과 유사하게 작동하게 된다. 따라서, 본 발명의 실시예에 의한 암 어셈블리를 이용하는 충돌 테스트를 통하여, 충돌시 사람의 팔의 능동적인 반응에 의해 인체에 가해지는 손상을 보다 정확히 알아낼 수 있다.
또한, 핸드 유닛에 구비된 핑거부에 탄성력이 제공됨으로써, 핸드 유닛은 차량의 핸들을 잡을 수 있고 또 일정한 크기 이상의 외력이 가해지는 경우 핸들을 놓을 수 있게 된다. 따라서, 본 발명의 실시예에 의한 암 어셈블리의 핸드 유닛은 실제 인체의 손과 유사하게 작동하게 된다.
도1은 본 발명의 실시예에 의한 암 어셈블리가 적용된 충돌 테스트 더미를 보여주는 도면이다.
도2는 본 발명의 실시예에 의한 암 어셈블리를 보여주는 도면이다.
도3은 본 발명의 실시예에 의한 암 어셈블리의 로워 암 유닛을 구동하기 위한 구동장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도4는 본 발명의 실시예에 의한 암 어셈블리의 핸드 유닛을 보여주는 도면이다.
도5는 도4의 핸드 유닛의 내부를 보여주는 도면이다.
도6은 본 발명의 실시예에 의한 암 어셈블리에서 손목 관절과 핸드 유닛의 연결부를 보여주는 도면이다.

Claims (11)

  1. 충돌 테스트 더미의 암 어셈블리(arm assembly)로서,
    그 상단부가 상기 더미의 몸체에 결합되는 어퍼 암 유닛(upper arm unit)과,
    상기 어퍼 암 유닛의 하단부에 피봇 가능하게 결합되는 로워 암 유닛(lower arm unit)과,
    그 일단이 상기 로워 암 유닛에 회전 가능하게 결합되는 손목 관절(wrist joint)과,
    상기 손목 관절의 타단에 피봇 가능하게 결합되는 핸드 유닛(hand unit)을 포함하되,
    상기 어퍼 암 유닛은,
    하우징과,
    상기 하우징 내에 배치되며 상기 로워 암 유닛을 구동하는 구동장치를 포함하는 암 어셈블리.
  2. 제1항에서,
    상기 구동장치는,
    모터와,
    상기 모터에 의해 구동되며 그 구동에 대응하여 상기 로워 암 유닛을 피봇 운동시키도록 구성되는 기어장치를 포함하는 암 어셈블리.
  3. 충돌 테스트 더미의 암 어셈블리(arm assembly)로서,
    그 상단부가 상기 더미의 몸체에 결합되는 어퍼 암 유닛(upper arm unit)과,
    상기 어퍼 암 유닛의 하단부에 피봇 가능하게 결합되는 로워 암 유닛(lower arm unit)과,
    그 일단이 상기 로워 암 유닛에 회전 가능하게 결합되는 손목 관절(wrist joint)과,
    상기 손목 관절의 타단에 피봇 가능하게 결합되는 핸드 유닛(hand unit)을 포함하되,
    상기 핸드 유닛은, 차량 핸들을 잡을 수 있고 외력이 가해지는 경우 상기 차량 핸들을 놓을 수 있도록 구성되는 암 어셈블리.
  4. 제3항에서,
    상기 핸드 유닛은,
    설정된 거리만큼 이격되어 서로 마주하도록 배치되는 제1플레이트와 제2플레이트와,
    상기 손목 관절이 피봇 가능하게 결합되며, 상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트에 각각 연결되는 제1연결축과,
    상기 손목 관절의 피봇 거동을 제한할 수 있도록 상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트에 각각 연결되는 제2연결축과,
    상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트 사이에 피봇 가능하게 배치되는 제1핑거와,
    상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트 사이에 피봇 가능하게 배치되며, 상기 제1핑거부의 거동에 연동하여 작동하도록 구성되는 제2핑거부와,
    상기 제1핑거부와 상기 제2핑거부가 움켜쥐는 상태가 되도록 상기 제1핑거부에 탄성력을 제공하는 탄성멤버를 포함하는 암 어셈블리.
  5. 제4항에서,
    상기 핸드 유닛은,
    상기 제1핑거부의 피봇 거동을 제한할 수 있도록 상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트에 각각 연결되는 제3연결축을 더 포함하는 암 어셈블리.
  6. 제4항에서,
    상기 핸드 유닛은,
    상기 제2핑거부의 피봇 거동을 제한할 수 있도록 상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트에 각각 연결되는 제4연결축을 더 포함하는 암 어셈블리.
  7. 제4항에서,
    상기 탄성멤버는 코일 스프링인 암 어셈블리.
  8. 충돌 테스트 더미의 암 어셈블리(arm assembly)로서,
    상기 더미의 몸체에 결합되는 어퍼 암 유닛(upper arm unit)과,
    상기 어퍼 암 유닛의 하단부에 설정된 범위 내에서 피봇 가능하게 결합되는 로워 암 유닛(lower arm unit)과,
    그 일단이 상기 로워 암 유닛에 회전 가능하게 결합되는 손목 관절(wrist joint)과,
    상기 손목 관절의 타단에 회전 가능하게 결합되는 핸드 유닛(hand unit)을 포함하되,
    상기 어퍼 암 유닛은,
    하우징과,
    상기 하우징 내에 배치되며 상기 로워 암 유닛을 구동하는 구동장치를 포함하고,
    상기 핸드 유닛은,
    차량 핸들을 잡을 수 있고 외력이 가해지는 경우 상기 차량 핸들을 놓을 수 있도록 구성되는 암 어셈블리.
  9. 제8항에서,
    상기 구동장치는,
    모터와,
    상기 모터에 의해 구동되며 그 구동에 대응하여 상기 로워 암 유닛을 피봇 운동시키도록 구성되는 기어장치를 포함하는 암 어셈블리.
  10. 제8항에서,
    상기 핸드 유닛은,
    설정된 거리만큼 이격되어 서로 마주하도록 배치되는 제1플레이트와 제2플레이트와,
    상기 손목 관절이 피봇 가능하게 결합되며, 상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트에 각각 연결되는 제1연결축과,
    상기 손목 관절의 피봇 거동을 제한할 수 있도록 상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트에 각각 연결되는 제2연결축과,
    상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트 사이에 피봇 가능하게 배치되는 제1핑거부와,
    상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트 사이에 피봇 가능하게 배치되며, 상기 제1핑거부의 거동에 연동하여 작동하도록 구성되는 제2핑거부와,
    상기 제1핑거부와 상기 제2핑거부가 움켜쥐는 상태가 되도록 상기 제1핑거부에 탄성력을 제공하는 탄성멤버를 포함하는 암 어셈블리.
  11. 제10항에서,
    상기 핸드 유닛은,
    상기 제1핑거부의 피봇 거동을 제한할 수 있도록 상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트에 각각 연결되는 제3연결축과,
    상기 제2핑거부의 피봇 거동을 제한할 수 있도록 상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트에 각각 연결되는 제4연결축을 더 포함하는 암 어셈블리.
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