KR20060109978A - 안전 공간을 가진 상용 차량을 위한 운전실 지지 구조물 - Google Patents

안전 공간을 가진 상용 차량을 위한 운전실 지지 구조물 Download PDF

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KR20060109978A
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Abstract

본 발명은 안전 공간(4)은 적재 영역(38)을 향하는 후방 측부(3)와 전방 영역(2)을 포함하는 운전실(1)에 배열되는, 특히 상용 대형 차량, 상용 차량을 위한 운전실 지지 구조물에 관한 것이다. 좌석 영역(13)은 강성의 케이지와 같은 안전 공간(4)에 의하여 둘러싸이며, 변형 에너지를 흡수하기 위한 변형 영역(5, 17)은 적재 영역(38)과 좌석 영역(13) 사이에 연결된다.

Description

안전 공간을 가진 상용 차량을 위한 운전실 지지 구조물{DRIVER'S CAB SUPPORTING STRUCTURE FOR A COMMERCIAL VEHICLE HAVING A SAFETY CELL}
본 발명은 청구항 제 1 항의 전단부에 따르는 안전 공간을 가진 상용 차량, 특히 대형 상용 차량을 위한 운전실 지지 구조체에 관한 것이다.
유럽 특허 제 EP 0 718 176 B1호는 상용 차량의 운전실을 위한 지지 구조물을 공개하며, 상기 운전실은 운전자와 승객을 위한 안전 공간으로써 형성된 도어(door)를 포함하다. 운전실은 벽으로 통합된 보강 립(stiffening rib)에 의하여 보강되고 강화된다. 운전실의 전체적인 보강(stiffening)은 3개의 높이 위치, 운전실 바닥의 영역, 루프에 대한 변환 영역 및 윈드쉴드(windshield)의 하부에 위치한 난간 영역에서 제공된다. 외부로부터 수평 방향으로 작용하는 힘은 특정의 방법으로 3개의 존(zone)에서 상쇄될 수 있다. 운전실은 종래의 공지된 해결 방법에서보다는 상대적으로 작게 변형된다. 운전실을 보강하기 위하여 운전실의 전방 벽, 후방 벽 및 측벽은 프로파일링(profiling)에 의하여 보강되고, 내부 및 외부의 압축된 금속 판재 부품의 압축 기술(pressing technique)에 의하여 구현되며, 및 추가 적인 압축된 금속 판재 프로파일을 포함하는 보강 프로파일 영역의 부분적인 보강부에 의하여 보강된다. 상기 보강부는 A-필러 또는 힌지 필러(hinge pillar), B-필러 또는 로크 필러(lock pillar), C-필러 및 후방 벽에서 하나 이상의 필러의 영역에서 수직 평면 그리고 3개의 높이 위치에서 둘러싸는 형상으로 구성된다.
본 발명의 목적은 안전 공간(safety cell)을 가지는 상용 차량, 특히 대형 상용 차량을 위한 운전실 지지 구조물을 개선하는데 있다.
본 발명에 따르는 목적은 청구항 제 1 항의 특징에 의해 구현된다.
본 발명에 따르는 운전실 지지 구조물의 경우에 있어서, 좌석 영역은 강성을 가지며, 케이지와 같은 형태의 안전 공간(cage-like safety cell)에 의하여 둘러싸여 지고, 변형 에너지를 흡수하기 위한 변형 영역은 좌석 영역과 적재 영역 사이에 연결된다. 안전 공간은 특히 강성의 형상으로 구성되는 반면 변형 영역은 특히 유연한 형상으로 구성되고, 이로 인해 운전실은 부분적으로 강성을 가지며, 특정의 방법으로 변형 존이 제공된 효과로 인해 부분적으로 약하게 형성된다. 이러한 효과로 인하여, 차량 대 차량의 후방 단부 충돌 시, 운전실은 충돌된 트럭의 강성의 구조물이 효과적으로 지지되고, 충돌된 트럭에서 운전자를 위한 적절한 존재 공간(survival space)이 유지될 때까지 압축되어진다. 이는 후방 단부 충돌 시, 운동 에너지가 운전실에 의하여 대부분 지지되지 않기 때문에, 수십 톤의 대형 상용 차량의 경우에 있어서 특히 선호된다. 따라서 효과적인 지지는 트레일러 또는 트럭 위의 프레임 상에서 형성된다. 상부 구조물(superstructure)은 충돌하는 상용 차량의 전방 구조물의 탄력성(elasticity)과 후방 오버행(rear overhang)에 따라서 충돌하는 운전실을 관통한다. 운전실의 본 발명에 따르는 다양한 강성(stiffness)은, 강성의 안전 공간에 의해 좌석 영역을 보호하면서, 좌석 영역 뒤편에 필요한 압축 체적(necessary compression volume)을 이용할 수 있게 한다. 안전 공간은 운동 에너지가 변형 영역의 압축 체적에서 변형 에너지로 변환되는 동안에 실질적으로 변형되지 않는 형태로 이동될 수 있다. 바람직하게 적어도 운전자의 좌석은 강성의 안전 공간에 의하여 둘러싸인다.
안전 공간이 차량 프레임에 대하여 이동 가능하게 배열된다면, 심지어 전방에서 이동하는 트럭의 돌출된 상부 구조물이 내부를 향하여 들어갈지라도, 안전 공간은 손상되지 않은 상태로 유지되며, 존재 공간은 유지될 수 있다. 반동(reaction)에 따라 운전실 또는 종방향 부재가 충격을 받는다면, 안전 공간은 차량 프레임에 대해 이동될 수 있으며, 이에 따른 에너지를 변형 영역으로 전달할 수 있다. 안전 공간은 변형되지 않는 상태로 유지된다.
변형 영역이 운전실의 일부분으로 구성되고, 바람직하게 운전실이 좌석 영역 뒤쪽에 생활공간과 수면공간을 포함하기에 충분히 크게 형성된다면, 큰 압축 체적이 구현될 수 있다. 바람직하게 운전실은 좌석 영역의 뒤쪽에 배열된 생활공간 또는 수면공간이 변형 영역으로서 설계될 수 있다.
좌석 영역의 뒤쪽에 위치된 종방향 부재의 부분은 변형 영역으로서 설계되고, 추가적인 압축 체적이 이용될 수 있다. 이러한 형상은 생활공간과 수면공간이 없는 짧은 운전실에 특히 적합하며, 실질적인 압축 체적은 운전실 자체적으로 이용될 수 없다. 바람직하게 변형 영역은 차량 프레임에 대한 지지체와 좌석 영역의 후방의 종방향 부재에서 일체로 구성된다.
종방향 부재가 안전 공간의 상부를 향하여 장착된 흡수 영역을 가진다면, 충돌 시의 충격은 안전 공간상에서 직접적으로 작용하는 것이 방지되는 대신에 충격은 운전실 앞에서 추가적인 변형 영역에서 그리고 종방향 부재의 변형 영역에서 작용한다.
종방향 부재는, 제 2 림 상에 장착된 안전 공간과 안전 공간의 전방에서의 흡수 영역으로서 위치된 종방향 부재의 제 1 림을 가지는, L 자 형태의 형상으로 형성된다면, 운전실의 전방 영역은 침입(intrusion)이 효과적으로 방지된다. 충격 에너지는 변형 영역들 또는 변형 영역으로 전환될 수 있다.
안전 공간이, 롤 바(roll bar)에 의하여 형성된 입방형을 변부를 포함하는, 입방형의 형태로 설계된다면, 안전 공간에 의하여 운전자의 좌석 및/또는 승객의 자석의 캡슐화(encapsulation)로 인해 사고 시에 보다 용이하게 점유자를 구조할 수 있다.
안전 공간이 개별적인 운전자의 공간과 개별적인 승객의 공간으로 형성된다면, 한 측부 상에서 충돌이 발생 될 때, 상대적으로 작게 영향을 받는 안전 공간은 증가될 수 있으며, 충돌 시 2개의 공간은 서로 분리될 수 있거나 또는 분리되며, 적어도 서로에 대하여 이동될 수 있다. 운전자의 공간과 승객의 공간 사이의 연결은 바람직하게 유연하거나 또는 분리 가능한 형상으로 구성되며, 이로 인해 변형이 발생될 때 안전 공간은 서로 분리될 수 있으며, 서로 독립적으로 작용 될 수 있다.
추가적인 변형 영역이 안전 공간의 상부를 향하여 장착된다면, 추가적인 압축 체적이 제공될 수 있으며, 점유자의 안전은 증가된다.
본 발명의 하기 도면으로부터 도출된 추가적인 장점은 2가지의 실시예에 따라 설명된다. 도면, 상세한 설명 및 청구항은 조합된 다수의 특징을 포함한다. 종래 기술의 당업자는 각각의 특징으로 고려할 것이며, 추가적인 조합물을 형성할 것이다.
도 1은 제 1 실시예에 따라서, 도시된 변형 영역을 가지는 선호되는 상용 차량의 측면도.
도 2는 변형된 변형 영역을 가지며, 도 1에서의 선호되는 상용 차량과 상용 차량 사이의 후방 단부 충돌을 도시하는 도면.
도 3은 종래의 2개의 상용 차량의 후방 단부 충돌 상태를 도시한 도면.
도 4는 선호되는 안전 공간의 도면.
도 5a, 5b, 5c는 제 2 실시예에 따르는 선호되는 상용 차량의 측면도(5a), 변형 영역의 상세도(5b), 및 후방 단부 충돌 후 변형 영역을 도시한 도면(5c).
*부호 설명*
1: 운전실
2: 전방 영역
3: 후방 측부
4: 안전 공간
5, 17:변형 영역
13: 좌석 영역
38: 적재 영역
제 1 실시예에 따라서, 도 1은 운전실(driver's cab, 1) 내에 표시된 변형 영역(deformation region, 5, 6)을 가지는 선호되는 상용차량(commercial vehicle)의 측면도가 도시된다. 변형 영역(5, 6)은 운전실(1)의 일부분으로 구성된다. 예를 들어 트레일러(trailer)와 같은 적재 영역(loading area)은 운전실(1)의 후방 측부에 연결된다. 변형 영역(6)은 운전실(1)의 전방 영역(2)에 배열되고, 강성의 차량 프레임의 단부 부분(7) 위에 위치된다. 추가적인 변형 영역(5)은 후방 측부(3)의 영역에 배열된다. 좌석 영역(특별히 표시되진 않음)을 둘러싸는 안전 공간(safety cell, 4)은 후방 변형 영역(5)과 전방 측부 상의 변형 영역(6) 사이에 배열된다.
도 2는 도 1의 상용 차량이 후방 단부에서 충돌된 상태가 도시되며, 상용 차량의 충돌은 전방 상용 차량의 차량 프레임에서의 접촉 영역(9)에서 차량 프레임의 단부 부분(7)에 의해 지지된다.
운전실(1)은 전방 영역(2)과 후방 영역(3)의 변형 영역(5, 6)에서 압축이 형성되고, 안전 공간(4)은 차량 프레임(도시되지 않음)에 대해 후방을 향하여 이동된다. 간격 R 내에는 안전 공간(4)이 위치되고, 상기 간격 R은 2개의 트럭 사이에서 유지된다.
대조적으로 종래의 상용 차량의 경우는 도 3에 도시된다. 전체적으로 강성의 형상(stiff design)을 가지는 종래의 운전실(1)은 전방으로부터 압축되고, 상용 차량에 포함된 2개의 차량 프레임이 접촉 영역(9)에서 서로에 대해 충돌할 때, 운전 실(1)의 후방 측부(3)에서의 영역(8)은 손상되지 않은 상태로 유지된다.
도 4는 안전 공간(4)을 포함하는 운전실(1)의 선호되는 지지 구조물을 도시한다. 전방 영역(2)(도 1 및 도 2)에는 강성을 가지며, 케이지와 같은 안전 공간(cage-like safety cell, 4)이 배열되며, 상기 안전 공간에 변형 에너지를 흡수하기 위한 유연한 변형 영역(pliable deformation region, 5)이 연결된다. 변형 영역(5)은 도 1 및 도 2에서의 적재 영역(38)과 좌석 영역(seating region, 13) 사이에 배열된다. 변형 영역(5)은 유연한 종방향 스트럿(longitudinal strut, 33, 35), 횡방향 스트럿(31, 34) 및 수직 스트럿(32)으로 형성되고, 운전실(1)의 생활공간(living region)과 수면 공간(sleeping region)을 둘러싼다.
안전 공간(4)은 운전자의 좌석(도시되지 않음)과 승객의 좌석(도시되지 않음)을 위하여 설계되며, 운전자의 공간(driver's cell, 10)과 승객의 공간(passenger's cell, 11)으로 구성된다. 운전자의 공간(11)과 승객의 공간(11)은 전방 영역에서 바닥 측부에 배열된 유연한 스트럿(14)과 루프 측부에서 유연한 스트럿(36)에 의하여 운전실(1)의 후방 측부(3)를 향하는 안전 공간(4)의 측부에서 연결된다. 전방 영역(2)에서 루프 측부 상의 강성의 횡단 스트럿(12)과 강성의 횡단 스트럿(26)은 윈드쉴드 난간(windshield railing)과 같은 높이의 운전자의 공간(10)과 승객의 공간(11)을 연결한다.
안전 공간(4)은 전방 측부상의 중앙선(42)과 루프 측부 상의 중앙 선(40)에 대하여 대칭을 이룬다. 명확함을 위하여, 오직 운전자의 공간(10)을 위한 참조번호만이 도시된다.
본 발명에 따르는 지지 구조물은 적어도 강성의 안전 공간(4)과 종방향 부재(30)를 포함한다. 추가적으로, 실례의 실시예에서, 유연한 변형 영역(5)은 안전 공간(4)에 인접하게 배열된다.
운전실(1)은 종방향 부재(30)의 운전실 베어링(driver's cab bearing) 상에 장착되며, 좌석 영역(13)의 후방 부분은 변형 영역(17)으로서 설계된다.
종방향 부재(30)는 안전 공간(4)의 상부를 향하여(upstream) 장착된 흡수 영역(absorbing region, 29)을 가진다. 종방향 부재(30)는 L자 형태로 형성되고, 제 1 림(29)을 형성하는 흡수 영역(29)은 안전 공간(4)의 전방에 위치된다. 안전 공간(4)은 운전실(1)에서 제 2 림 상에 장착된다. 안전 공간(4)은 차량 프레임에 대하여 종방향 부재(30)로써 이동 가능하도록 설계된다. 후방 운전실 베어링(16)은 차량 프레임 상에서 지지될 수 있다.
안전 공간(4)은 차량 축을 따라 배열된 강성의 스트럿(18, 20, 24, 28)에 의하여 형성된 입방형의 변부(cuboid edge), 차량 축에 대하여 횡단하도록 배열된 강 성의 스트럿(23, 22, 26, 44, 45) 및 수직한 방향으로 배열된 강성의 스트럿(19, 21, 25, 27)을 포함하여, 입방형의 구조로 설계된다. 수직 스트럿(25)은 횡단하도록 배열된 스트럿(22)을 포함하는 롤 바(roll bar)를 형성한다. 중량을 줄이기 위하여 운전자의 좌석 후방에 위치한 수직한 강성의 스트럿(25)을 생략하거나 또는 이러한 스트럿을 오직 운전실(10)에 제공함으로써 양자 택일 가능하다.
보강되고 및/또는 강화된 차량 도어(도시되지 않음)는 도어 영역(46)에 제공될 수 있으며, 예를 들어 고리 모양의 구조물을 포함하는 종래의 빔 기능을 가지며, 이로 인해 예를 들어 정면충돌 시 차량 도어의 추가적인 보강 기능(stiffening)과 변형 에너지의 횡방향 침투(penetration)에 대한 보호를 도울 수 있다.
게다가, 계기판(도시되지 않음)을 위한 지지체는 운전실(1)에 제공되며, 이로 인해 변형 시 안전 공간(4) 내부로 계기판의 침투가 방지될 수 있다.
도 5a, 5b 및 5c는 제 2 실시예에 따르는 운전실의 지지 구조물을 도시한다. 지지 구조물은 통합된 변형 영역(17)을 포함하는 종방향 부재(30)와 강성의 안전 공간(4)을 포함한다(도 5). 운전실(1)은 짧은 형상(short design)으로 구성되며, 후방 측부(3) 상에 생활공간과 수면 공간을 가지지 않는다. 운전실(1)은 운전실(1)의 전방 영역(2)에서 흡수 영역(29)으로써 상부를 향하여 위치된 림을 가지는 L자 형태의 종방향 부재(30) 상에 장착된다. 운전실(1)의 후방 측부(3)의 영역에서, 변형 영역(17)은 지지체(42)와 강성의 케이지와 같은 안전 공간(4)에 의하여 둘러싸여 진 좌석 영역(13) 사이의 종방향 부재(30)에 배열된다. 전방으로부터 힘이 공급될 때, 안전 공간(4)은 후방으로 휘어질 수 있으며, 차량 프레임(43)에 대하여 특정의 방법으로 이동될 수 있다. 지지체(42)는 차량 프레임(43)에 대해 종방향 부재(30)를 지지한다(도 5). 도 6은 정상 상태의 종방향 부재(30)를 도시한다. 안전 공간(4)(도시되지 않음)은 흡수 영역(29)과 변형 영역(17) 사이에 위치된다. 운전실(1)은 전방 운전실 베어링(15)에서 지지된다.
도 5c는 후방-단부가 충돌된 후 변형된 상태의 종방향 부재(30)를 도시한다. 안전 공간(4)이 위치된, 종방향 부재(30)의 전방 영역은 변형 영역(17)이 압축되는 동안 변형되지 않는다. 변형 영역(17)은 운전실의 후방에 배열된다. 힘이 세워진 림(erected limb)으로써 구성된 흡수 영역(29)에서 작용한다면, 상기 힘은 종방향 부재에 의하여 변형 작업(deformation work)으로 교환되어지는 변형 영역(17)으로 전달된다. 안전 공간(4)은 실질적으로 변형되지 않는 형태로 후방을 향하여 이동된다.
변형 영역(5, 6, 17)은 예를 들어 특정한 모양의 재료(profiled material)의 접혀질 수 있거나 또는 압축될 수 있는 구조물, 튜브 또는 U자 형태의 지지체 및 이와 비슷한 것과 같은 종래의 크래쉬 구조물(crach structure)로부터 바람직하게 형성된다.
본 발명은 운전실의 내부에 용이하고 단순하게 통합될 수 있으며, 변형 영역을 수용하기 위하여 전방 측부 상에 전방 구조물을 가지지 않는 캡-오버 엔진 트럭에 특히 적합하다.

Claims (11)

  1. 안전 공간(4)은 적재 영역(38)을 향하는 후방 측부(3)와 전방 영역(2)을 포함하는 운전실(1)에 배열되는, 특히 상용 대형 차량, 상용 차량을 위한 운전실 지지 구조물에 있어서,
    좌석 영역(13)은 강성의 케이지와 같은 안전 공간(4)에 의하여 둘러싸이며, 변형 에너지를 흡수하기 위한 변형 영역(5, 17)은 적재 영역(38)과 좌석 영역(13) 사이에 연결되는 것을 특징으로 하는 운전실 지지 구조물.
  2. 제 1 항에 있어서, 안전 공간(4)은 차량 프레임(43)에 대해 이동 가능하게 배열되는 것을 특징으로 하는 운전실 지지 구조물.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 변형 영역(5, 17)은 운전실(1)의 일부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 운전실 지지 구조물.
  4. 제 3 항에 있어서, 운전실(1)은 생활공간 또는 수면 공간에서 변형 영역(5)이 좌석 영역(13)의 후방에 배열되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 운전실 지지 구조물.
  5. 전 항 중 어느 한 항에 있어서, 좌석 영역(13)의 후방에 위치한 종방향 부 재(30)는 변형 영역(17)으로서 구성되는 것을 특징으로 하는 운전실 지지 구조물.
  6. 제 5 항에 있어서, 변형 영역(17)은 차량 프레임(43)에 대하여 지지체(42)와 좌석 영역(13) 사이에 배열되는 것을 특징으로 하는 운전실 지지 구조물.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 종방향 부재(30)는 안전 공간(4)의 상부를 향하여(upstream) 장착된 흡수 영역(29)을 가지는 것을 특징으로 하는 운전실 지지 구조물.
  8. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 종방향 부재(30)는 L자 형상으로 형성되고, 종방향 부재(30)의 제 1 림(29)은 안전 공간(4)의 전방에 위치되고, 안전 공간(4)은 제 2 림에 장착되는 것을 특징으로 하는 운전실 지지 구조물.
  9. 제 1 항에 있어서, 안전 공간(4)은 롤 바(9)에 의하여 형성된 입방형의 변부를 포함하며, 입방형의 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 운전실 지지 구조물.
  10. 제 1 항에 있어서, 안전 공간(4)은 개별적인 운전자의 공간(10)과 개별적인 승객의 공간(11)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 운전실 지지 구조물.
  11. 제 1 항에 있어서, 추가적인 변형 영역(6)은 안전 공간(4)의 상부를 향하 여(upstream) 장착되는 것을 특징으로 하는 운전실 지지 구조물.
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