KR20060003998A - 진자 방식의 자동차 충돌 성능 시험 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 자동차의 충돌 성능 시험 장치는 상기 충돌 성능 시험 장치의 골격을 이루는 프레임부; 상기 프레임부의 현가부재에 현가되어 진자 운동을 수행하도록 된 강성의 프로브 어셈블리; 상기 프로브 어셈블리의 진자 운동시 이와 충돌하는 피충돌부를 포함하는 자동차의 피테스트부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 상기 피테스트부재를 오프셋 충돌이 발생하는 대쉬-페달 캐리어 구조로 함으로써 진자 운동 방식에 의하여 효과적으로 충돌 성능을 테스트 할 수 있다.

Description

진자 방식의 자동차 충돌 성능 시험 장치{Pendulum type collision test device of an Automobile}

도 1은 자동차의 오프셋 충돌 성능 시험을 개략적으로 나타내는 평면도;

도 2는 본 발명의 진자 방식의 자동차 충돌 성능 시험 장치의 개관을 나타내는 측면도; 그리고

도 3은 도 2의 A-A선에서 바라 본 정면도이다.

본 발명은 진자(pendulum)방식의 자동차 충돌 성능 시험 장치에 관한 것이다. 더욱, 구체적으로 본 발명은, 특히 자동차 전면의 오프셋 충돌 성능 시험 시, 진자 방식의 테스트 장비를 활용하여 진자를 피테스트 부품에 충돌시킴으로써, 의도한 상황에서 부품 단위의 충돌 시험을 가능하게 하고, 테스트 차 개발비용을 절감시키도록 개량된 진자 방식의 자동차 충돌 성능 시험 장치에 관한 것이다.

자동차 충돌 성능 테스트에서 행해지는 자동차의 전면 충격 실험에 있어, 오프셋(offset) 충돌 실험은 도 1에 도시한 것과 같이 차량의 길이 방향 중심선에서 약 40%정도 편심된 위치에 충돌 부재를 위치시키고, 자동차의 전면이 충돌 부재에 부딪히도록 하여 차량의 손상과 승차자의 상해 정도등을 측정하는 테스트이다.

자동차가 오프셋 충돌을 받으면, 엔진룸에 이어 엔진/변속기의 블록이 변형하고, 브레이크 실린더 또는 대쉬패널이 변형함으로써 통상 운전자의 발이 놓이는 브레이크 페달이 변형 및 이동하여 운전자의 발목과 경골에 피해를 입히고 상해를 발생시키게 된다. 이러한 오프셋 충돌은 차량 전면 좌우폭 전 영역에서 충돌이 발생하는 정면 충돌과 대비하여 엔진룸과 승차석으로의 침입량이 더 많다는 차이점을 가지고 있다. 특히, 오프셋 충격은 운전석의 운전자의 다리 부위에 직접 충돌하여 더 많은 상해를 입히게 되는 바, 이 상해를 줄이거나 피하기 위해서는 차실내의 대쉬 보드 영역이나 페달의 침입량을 제어하는 것이 중요하다. 이러한 침입량의 제어 기술을 평가하는 충돌 테스트 방법이 종래에는 도 1에 도시한 것과 같은 완성차 충돌 방법에만 의존하는 결과, 개발비 부담이 대단히 크며, 이점에서 자동차의 각 단위 유닛, 즉 단품 수준으로 운전자의 상해 상태를 개선할 수 있는 충돌 테스트 장치의 고안 필요성이 대두되었다.

그러므로, 본 발명은 자동차 전면의 오프셋 충돌 성능 시험 시, 의도한 적절한 상황에서 부품 단위의 충돌 시험을 가능하게 하고, 테스트 차 개발비용을 절감시키도록 개량된 진자 방식의 자동차 충돌 성능 시험 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

더욱, 본 발명은 상기 진자 방식의 충돌 성능 시험 장치에 대응하여 유닛 단위로 활용될 수 있는 피충돌부재로서의 대쉬-페달 캐리어 구조를 제공하는 것을 목 적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자동차의 충돌 성능 시험 장치는 상기 충돌 성능 시험 장치의 골격을 이루는 프레임부; 상기 프레임부의 현가부재에 현가되어 진자 운동을 수행하도록 된 강성의 프로브 어셈블리; 및 상기 프로브 어셈블리의 진자 운동시 이와 충돌하는 피충돌부를 포함하는 자동차의 피테스트부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

더욱, 본 발명의 상기 프로브 어셈블리를 현가하는 현가부재는, 리일부로 권취되어 상기 프로브 어셈블리를 상방 이동시켜 팽팽하게 매달고 리일부로부터 해제되어 상기 프로브 어셈블리가 자유 진자 운동을 수행하게 하는 와이어를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예는 상기 피테스트부재가 자동차의 오프셋 충돌 성능 시험을 측정하기 위한 대쉬-페달 캐리어로서, 상기 대쉬-페달 캐리어가 자동차의 의사(擬似)대쉬 패널과 브레이크 페달을 포함하며, 또한 상기 대쉬-페달 캐리어를 지지하는 스테이션부를 포함하는 예를 개시하고 있다.

본 발명의 진자 방식의 자동차 충돌 성능 시험 장치는 특히 오프셋 충돌 시험을 전제로 한 것이지만, 자동차의 전면 충돌 혹은 측면이나 후면 충격 등 다양한 충격 환경 하에서 적당한 변형을 통하여 적용될 수 있는 것임을 알 수 있을 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 2에 도시한 것과 같이, 본 발명의 진자 방식의 자동차 충돌 성능 시험 장치는 크게 프레임부(1), 프로브(probe)어셈블리(2), 대쉬-페달 캐리어(3) 및 스테이션부(4)로 이루어진다.

프레임부(1)는 전후 방향으로 연장된 수평프레임(10)과, 수평프레임(10)의 전방 단부에서 수직으로 입설된 수직프레임(12)과, 수평프레임(10)의 후방측에서 상호 대향하며 하향할수록 상호 이격되도록 배치된 경사프레임(14,14)과, 수평프레임(10) 및 한 쪽의 경사프레임(14)을 잇는 보강프레임(16)과, 경사프레임(14,14)간을 지지하도록 수평 연장된 보강프레임(18)을 포함하고 있다. 프레임부(1)의 각 프레임은 예를 들어 100*100(mm)의 강관으로 충분한 강도를 확보할 수 있도록 제작되는 것이 바람직하다. 이 경우, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 수평프레임(10)의 전체 길이는 약 6600mm, 수평프레임(10)상에서의 경사 프레임(14,14)간의 이격거리는 약 1270mm, 수직프레임(12)의 높이는 약 5500mm, 수직프레임(12) 및 바깥 쪽에 위치한 경사프레임(14)의 하단부간의 거리, 즉, 프레임부(1)의 지면에서의 최대 설치 길이는 약 7615mm인 것이 바람직하다.

이러한 본 발명의 프레임부(1)는 진자 방식의 자동차 충돌 성능 시험 장치를 지지하는 역할을 수행하므로, 이 범위내에서 각 프레임의 위치, 형상과 크기는 자유로이 변형될 수 있으며, 도 2에 도시된 예는 본 발명의 권리범위를 제한하지 않는다.

다음에, 본 발명의 프로브 어셈블리(2)는 둥근 원통상의 강체로 된 지지부(20)와 상기 지지부의 후방(즉, 자동차의 전면쪽)에 일체로 형성된 단면 4각 형상의 충돌부(22)를 포함한다. 지지부(2)는 그 내부에 형성된 적절한 관통구조를 통하여 현가부재로서의 와이어(w1)와 와이어(w2)에 매달려 있다.

먼저, 와이어(w1)는 좌측 상부로 연장되어 프레임(10,12)사이의 공간에 배치된 리일부(100)와 연결되어 있으며, 도 2의 측면도에서 보아 두 개의 와이어(w2)는 우측 상부로 연장되어 경사프레임(14)사이에 설치된 두 개의 관통홀(100',100')에 견고히 연결되어 있다. 리일부(100)는 도르래를 포함하며, 와이어(w1)는 이 도르래상에 권취되어 있다. 또, 리일부는 도시되지 않은 구동모터와 전기 접속되어 구동모터의 정회전 혹은 역회전으로 도르래를 일방향 혹은 타방향으로 회전시켜 와이어(w1)를 권취하거나 릴리스(해제)하고 있다. 이러한 와이어(w1)의 권취 및 해제 동작을 위해서는, 모터 구동 방법을 택하지 않고, 예를 들어 수작업으로 리일부(100)내부에 설치된 도시되지 않은 스토퍼를 해제하는등의 방법을 택할 수 있는 등 공지의 기술 사상 내에서 다양한 구조를 채택할 수 있다.

상기 와이어(w1,w2)에 매달린 본 발명의 프로브 어셈블리(2)의 무게는 실험 조건에 따라 다르나, 대략 50 - 100kg인 것이 바람직하며, 이 경우 지지부(20)의 직경은 약 200mm의 원형, 충돌부(22)는 약 250mm * 250mm의 사각 단면 사이즈를 가지는 것이 바람직하다. 또, 충돌부(22)는 외주면에 스플라인이 형성된 허니콤(honey comb)구조인 것이 바람직한데, 그 이유는 프로브 어셈블리(2)의 충격량이 지나치게 클 수 있기 때문에 반력을 어느 정도 흡수할 수 있는 구조를 제공하는 것이 유리하기 때문이다.

도 2에 도시한 점선 상태에서는, 와이어(w1)가 권취됨에 따라 이 와이어(w1) 의 견인력으로 프로브 어셈블리(2)가 도면의 좌측 상방으로 이동되어 와이어(w1,w2)들에 매달려 정지된, 충돌 테스트 직전의 초기 상태를 유지하고 있다.

다음, 본 발명의 대쉬-페달 캐리어(3)는 실차와 같은 조건을 제공하도록 설치되는 것으로, 수직지지부(30)와 수평지지부(32)에 의하여 기본 구조를 형성하고 있으며, 수직지지부(30)의 전방에는 상기 충돌부(22)와 대면하여 충돌하기 위한 피충돌부(34)가 설치되어 있다. (36)은 대쉬 패널에 해당하는 부재이며, 피실험자로서의 더미(D)의 발 부분(F)에는, 브레이크 페달(300)이 브레이크 라인(38)을 개재하여 어느 정도 눌림 회동이 가능하도록 위치되어 있다. 대쉬패널과 브레이크 페달은 실차의 그것에 대응하는 의사(pseudo)부재에 해당한다. 또, 수평지지부(32)의 하면에는 구름 동작이 가능한 베어링부(302)가 후술하는 레일(40)상에서 미끄럼 이동가능 하도록 설치되어 있다. 또, 대쉬-페달 캐리어(3)는 실차와 같은 환경을 제공하는 것이 바람직하므로, 피테스트용의 세부 유닛을 수용하기 위한 다수의 탭 구조와 같은 체결부를 두는 것이 바람직하다. 이러한 본 발명의 대쉬-페달 캐리어(3)는 실험 단위별로 제작되어 설치될 수 있는 점에서 유용하다. 본 발명의 발명자들의 실험 결과에 의하면 상기 대쉬-페달 캐리어(3)의 무게는 약 15-30kg인 것이 바람직하다.

다음, 본 발명의 스테이션부(4)는 상기 대쉬-페달 캐리어(3)를 지지하는 한편, 프레임부(1)와 함께 본 발명의 충돌 테스트 장치의 기본 구조를 제공하기 위한 구성이다. 스테이션부(4)는 전후방향으로 연장된 지지베이스(400)의 양측면에 레일 부(40)를 역시 전후 방향으로 설치하고 있으며, 지지베이스(400)의 후미 상에 배치된 시트(44)의 아래쪽으로는 허니콤 구조로 제작된 정지부재(42)를 설치하고 있다. 정지부재(42)는 상기 캐리어(3)의 과도 후퇴와 충격을 막기 위한 스토퍼와 완충부재의 역할을 제공하기 위한 것이다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 캐리어(3)의 이동 위치가 적어도 300mm를 확보할 수 있도록 공간을 두어 정지부재(42)를 설치하는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 캐리어(3)는 충격에 의해 후방으로 밀리면서 정지부재(42)에 의해 후퇴가 저지되어 제동된다. 또, 상기 지지베이스(400)의 전체 길이는 약 1800mm인 것이 바람직하다.

본 발명의 진자 방식의 자동차 충돌 성능 시험 장치에 있어서는 실차 충돌 테스트에서와 마찬가지로 대쉬-페달 캐리어부(3)에 도시되지 않은 가속도 측정계, 변위 측정계등이 연결되어 있으며, 또 더미(D)에는 무릎 거동 및 골반 거동을 측정하기 위한 각종 센서와 같은 검지부재들이 설치되어 있다. 따라서, 본 발명의 진자 방식의 자동차 충돌 성능 시험 장치를 통하여 실차 조건에서와 같은 거의 모든 충돌 결과 데이터를 산출할 수 있음을 알 수 있다. 그러나, 이러한 데이터가 바로 실차 조건과 완전하게 동일한 수치의 데이터들을 의미하는 것은 아니므로, 여러 실험 결과와 정량적/정성적인 분석을 통하여 실차 조건과 같은 해석으로의 맵핑이 가능하도록 하는 것이 필요하다. 예를 들어 가속도를 측정하여 이를 적분함으로써 충돌 속도를 구하여 실차 조건에 맵핑시키는 방법은 그 중의 한 예이다.

도 3은 본 발명의 충돌 실험 장치를 도 1의 A-A선에서 바라 본 정면도이다.

프로브 어셈블리(2)가 와이어(w1)에 현가되어 있으며, 캐리어(3)의 베어링부(302)가 레일(40)상에서 미끄럼 지지되어 있다. 캐리어(3)의 전면에 보이는 개구는 자동차의 다른 유닛을 장착할 필요에 대비하여 설치한 것이다.

이상 설명한 본 발명의 진자 방식의 자동차 충돌 성능 시험 장치는 프로브 어셈블리(2)를 진자식으로 요동치도록 낙하시켜 그 충돌부(22)가 상기 캐리어(3)의 피충돌부(34)에 부딪히게 함으로써 실차 조건에서와 같은 오프셋 상태의 충돌을 가하도록 한 점에 특징이 있다.

도 2에서 예를 들어 모터의 타방향 회전에 의해 도르래로부터 와이어(w1)가 해제되기 시작하면, 그때까지 와이어(w1)가 프로브 어셈블리(2)에 가하던 팽팽한 견인력(장력)이 제거되며, 프로브 어셈블리(2)는 도면의 화살표 궤적 방향을 따라 자유로이 진자 운동을 하게 된다. 와이어(w2)는 프로브 어셈블리(2)가 진자 운동을 하는 동안 이를 균형있게 지지하는 역할을 하며, 이 한도에서 상기 프로브 어셈블리(2)는 회전추의 작용을 하게 된다. 충돌부(22)가 피충돌부(34)와 부딪히면, 대쉬-페달 캐리어(3)가 베어링부(302)에 의해 레일(40)을 타고 뒤로 밀리면서 오프셋 충돌과 같은 파손/변형 및 페달(300)의 내부 돌출등의 거동을 겪게 된다.

이와 같이, 본 발명의 프로브 어셈블리(2)는 진자 운동에 의한 위치에너지와 운동에너지를 이용하여 오프셋 충격을 가하는 점에 특징이 있으므로, 충격량을 변화시킬 필요가 있을 때에는 진자 운동의 높이를 조절하여 대응할 수 있는 점에서 유리하다. 또, 본 발명은 진자 운동에 의한 충격 발생이라는 원리를 이용하면서, 자동차의 오프셋 충돌 뿐만 아니라 다른 부품 단위의 충돌 테스트에 적용할 수 있는 잇점이 있다.

이상 기술한 본 발명의 진자 방식의 자동차 충돌 성능 시험 장치는 일례를 도시한 것이며, 각 부재의 위치, 크기, 중량 및 형상은 본 발명의 권리범위를 제한하지 않는다. 본 발명에 있어서는 각 부재의 세부적인 구성 보다는 진자 운동에 의한 충격 발생으로 각 단위 유닛, 특히 자동차의 오프셋 충돌이 발생하는 단위 유닛의 충돌 테스트를 실험할 수 있다는 기술 사상에 더욱 큰 특징이 있음을 이해할 수 있을 것이다.

이상 기술한 본 발명은 특히 자동차 전면의 오프셋 충돌 성능 시험 시, 의도한 적절한 상황에서 부품 단위의 충돌 시험을 가능하게 하고, 테스트 차 개발비용을 절감시킨다는 우월한 효과를 발휘한다.

더욱, 본 발명은 상기 진자 방식의 충돌 성능 시험 장치에 대응하여 유닛 단위로 활용될 수 있는 피충돌부재로서의 대쉬-페달 캐리어 구조를 제공하는 점에서 유리하다.

더욱, 본 발명의 충돌 성능 시험 장치는 자동차의 다른 단위 유닛의 충돌 시험에도 활용될 수 있는 범용성을 가지는 점에서 유리하다.

Claims (5)

1. 자동차의 충돌 성능 시험 장치로서, 상기 장치는

   상기 충돌 성능 시험 장치의 골격을 이루는 프레임부;

   상기 프레임부의 현가부재에 현가되어 진자 운동을 수행하도록 된 강성의 프로브 어셈블리;

   상기 프로브 어셈블리의 진자 운동시 이와 충돌하는 피충돌부를 포함하는 자동차의 피테스트부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 충돌 성능 시험 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 프로브 어셈블리를 현가하는 현가부재는, 리일부로 권취되어 상기 프로브 어셈블리를 상방 이동시켜 팽팽하게 매달고 리일부로부터 해제되어 상기 프로브 어셈블리가 자유 진자 운동을 수행하게 하는 와이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 충돌 성능 시험 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 프로브 어셈블리는 원통상의 강체로 된 지지부와 상기 지지부의 후방에 일체로 허니콤 구조로 형성된 충돌부를 포함하는 것을 특징으로 하는 충돌 성능 시험 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 피테스트부재는 자동차의 오프셋 충돌 성능 시험을 측정하기 위한 대쉬-페달 캐리어로서, 상기 대쉬-페달 캐리어는 자동차의 의사(擬似)대쉬 패널과 브레이크 페달을 포함하며, 그 하부에 후방으로 미끄럼 운동을 하기 위한 베어링이 설치된 것을 특징으로 하는 충돌 성능 시험 장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 충돌 성능 시험 장치는 상기 대쉬-페달 캐리어의 베어링에 미끄럼 운동을 제공하는 레일을 포함하며, 그 후방에 상기 대쉬-페달 캐리어의 밀림을 제한하는 정지부재를 더 포함하는 스테이션부를 구비한 것을 특징으로 하는 충돌 성능 시험 장치.

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