KR20130079468A - 활강기 시험 장치 - Google Patents

Abstract

자동차 충돌을 시뮬레이션하기 위한 활강기 시험 장치가 개시된다. 시험 장치는 예를 들어 소위 "작은 중첩" 또는 "오프셋(offset)" 충격에서 발생되는 바로서, 자동차(1)의 객실(4) 안으로 밀려들어오는 것을 포함하는 자동차 충돌을 시뮬레이션하도록 특히 구성된다. 장치는 활강기 운반부(11) 및 시험 틀(15)을 가진다. 활강기 운반부(11)는 시험 축(14)을 따른 선형의 움직임을 위하여 장착되고, 시험 틀(15)은 운반부에 대한 안내된 움직임을 위해 운반부(11)에 장착된 제 1 구조체(16)를 구비한다. 장치는 시험 틀(15)이 운반부에 장착된 제 2 구조체(17)를 더 구비한다는 것을 특징으로 하며, 제 1 구조체(16)는 상기 안내된 움직임 동안에 제 2 구조체(17)에 대하여 움직이도록 구성된다.

Description

활강기 시험 장치{Sled test apparatus}

본 발명은 시뮬레이션되는 자동차 충돌 시험에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자동차 충돌을 시뮬레이션하기 위한 활강기 시험 장치에 관한 것이다.

완전한 자동차 충돌 시험이 이전에 제안되었으며, 여전히 널리 이용됨으로써 제어된 시험 환경에서 자동차 사고의 동역학적 조건들 재생한다. 이러한 시험들은 실질적으로 완전한 자동차의 파괴를 포함하고 따라서 이것은 복잡하고 수행하는데 비용이 많이 든다. 또한, 공학적인 해석은 점유자의 움직임과 자동차의 구조가 시험들 사이에 이루어질 수 있도록 통상적으로 다중의 시험들이 수행될 것을 필요로 하며, 그에 의해서 몇개의 자동차가 파괴될 것을 요구하다. 이러한 유형의 전체 자동차 충돌 시험이 여전히 중요하지만, 제어된 환경에서 전체 스케일의 충돌 시험 조건을 시뮬레이션하는 소위 활강기 시험(sled test)을 이용하는 것이 통상적인 것이 되었다.

활강기 시험의 특정한 장점은 그것이 실제의 자동차를 파괴할 필요성을 회피하는 것이며, 보다 용이하게 반복적인 방식으로 매우 값싼 비용을 가지고 수행될 수 있는 것이다. 통상적으로, "자동차 틀(vehicle buck)"로 일반적으로 지칭되는 자동차의 시뮬레이션된 점유자 구획부는 시험 활강기 운반부에 장착된다. 틀 및 활강기 운반부는 특정한 자동차 충돌 시나리오를 나타내는 감속을 겪는다. 이렇게 제어된 감속은 통상적으로 활강기 펄스(sled pulse)라고 지칭되며 실제의 전체 스케일 충돌 시험으로부터 얻어진 가속도계로부터 모델링된다.

현재의 활강기 시험 장치 및 관련 시험 방법은 자동차의 변형 및 점유자 구획부(예를 들어 객실 공간)로의 밀려들어옴이 발생하지 않는다는 가정에 제한되어 있다. 이러한 가정의 실제 효과는 특정한 충돌 시나리오에서 활강기 시험 방법이 잘못된 충돌 데이터를 제공할 수 있는 것이다. 따라서 자동차 객실 안으로 밀려들어옴을 시뮬레이션할 수 있는 활강기 시험 장치 및 관련 시험 방법이 제공될 필요가 있다.

독일 출원 DE 102008031659 는 시험되어야 하는 자동차 구성 요소를 운반하기 위한 제 1 운반부를 가진 자동차 부조립체상에서 충돌 시험을 수행하기 위한 운반부를 개시하는데, 여기에서 운반부가 정지 유닛과 충돌할 수 있는 결과를 가지고 정지 유닛에 대하여 움직이도록 설계될 수 있으며, 운반부가 정지 유닛과 충돌한다면 미리 결정된 경로를 따라서 제 1 운반부가 움직이도록 제 1 운반부가 운반부에 움직일 수 있게 장착된다.

독일 출원 DE19894856 은 측면 충돌시 전체 자동차의 가속 뿐만 아니라 자동차 내부로의 자동차 측면 구조체의 가속 및 밀려들어옴을 시뮬레이션하기 위한 측면 충돌 시뮬레이션 설비를 개시한다.

미국 출원 US2008/0034902 는 축의 방향으로 움직이도록 구성된 활강기 운반부를 개시한다. 플랫포옴은 활강기 운반부에 부착되고 활강기 틀은 플랫포옴에 부착된다. 운반부의 가속시에, 활강기 틀 및 플랫포옴은 활강기 운반부에 대하여 움직인다.

자동차 전체 폭의 1/3 또는 그 미만이 장애물과 같은 다른 대상물과 연계되는 것을 포함하는 승용차 정면 충격은 일반적으로 "작은 중첩" (또는 "오프셋(offset)") 충격으로서 정의된다. 그러한 충격은 종종 심각한 자동차 구조의 변형 및 근접한 측의 점유자에 대한 심각한 부상을 초래한다. 실제로 승용차내에서 안전 벨트에 의해 제한된 점유자와 관련된 모든 치명적인 정면 충돌사고의 대략 25 % 는 이러한 유형의 작은 중첩이며, 이들은 종종 60 km/h 를 넘는 속도 제한을 가진 도로상에서 발생된다는 점이 밝혀졌다.

자동차의 폭과 장애물 사이의 커다란 중첩(예를 들어 자동차 폭의 1/3 내지 1/2)을 포함하는 정면 충격 상황에서, 자동차 구조체는 정상적으로 작은 중첩의 경우에 대하여 훨씬 적게 변형한다. 이것은 부하가 분포되는 면적이 넓기 때문이고, 현대의 승용차들은 표준적인 충돌 시험으로부터의 데이터에 응답하여 설계되는 것에 기인하여 일반적으로 그러한 부하 상황에 대하여 최적화되기 때문이다.

작은 중첩의 충격에서 그러하듯이, 승용차의 길이 방향 부하를 전달하는 구조체가 충격시에 장애물과 완전히 연계되지 않고 자동차 구조체의 결과적인 변형이 점유자에 근접하여 발생할 때, 객실로 밀려들어오는 것에 의하여 점유자에 부상의 위험성이 현저하게 증가된다. 이러한 유형의 근접한 쪽의 충격에서, 점유자 앞의 자동차 구조체는 객실에 대하여 내측으로 움직이기 시작하고, 근접측 휘일에 의해 연계되는 자동차의 하부 A 필러(pillar)는 객실 안으로 밀려들어오고, 이어서 상부 A 필러, 크로스비임(crossbeam) 및 대쉬보드가 밀려들어온다. 크로스아암 또는 대쉬보드에 연결된 조향 휘일은 길이 방향 내측으로, 수직하게 상방향으로 그리고 측방향으로 구획부 안으로 움직인다. 대쉬보드의 밀려들어옴은 그것이 자동차의 반대편에 있는 A 필러(pillar)에 대하여 통상적으로 회전하도록 되어 있다. 현재에는 이러한 유형으로 객실이 밀려들어오는 시나리오의 조건들을 현실감 있게 시뮬레이션는 하는 활강 시험 장치 또는 방법이 없다.

본 발명의 목적은 자동차 충돌을 시뮬레이션하는 향상된 활강기 시험 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 자동차 충돌을 시뮬레이션하는 활강기 시험 장치가 제공되는데, 시험 장치는 활강기 운반부 및 시험 틀을 가지고, 활강기 운반부는 시험 축을 따라서 선형으로 움직이도록 장착되고, 시험 틀은 운반부에 대한 안내된 움직임을 위하여 운반부에 장착된 제 1 구조체 및, 운반부에 장착된 제 2 구조체를 구비하고, 제 1 구조체는 상기 안내된 움직임 동안 제 2 구조체에 대하여 움직이도록 구성되고, 제 1 구조체는 수직 피봇 축의 둘레로 운반부에 대하여 피봇되게 안내되는 움직임을 위하여 운반부에 피봇되게 장착된다.

편리하게는, 시험 틀이 자동차의 객실을 나타내도록 구성되고, 시험 틀이 나타내는 객실의 길이 방향 축이 시험 축에 대하여 예각을 만들도록 시험 틀이 운반부에 대하여 장착된다.

바람직스럽게는, 제 1 구조체는 시험 축을 따라 미리 결정된 지점을 지나서 움직이는 운반부에 응답하여 제 2 구조체에 대하여 움직이도록 구성된다.

유리하게는, 제 1 구조체는 운반부의 감속시에 제 2 구조체에 대하여 움직이도록 구성된다.

편리하게는, 제 1 구조체가 상기 안내된 움직임 동안에 서로에 대하여 순차적인 움직임을 하도록 구성된 복수개의 분리된 부분들을 포함할 수 있다.

유리하게는, 장치가 상기 안내된 움직임을 촉발함으로써 제 2 구조체에 대하여 제 1 구조체를 움직는데 유효한 방식으로 운반부를 감속시키도록 구성된 작동 브레이크를 더 구비한다.

바람직스럽게는, 상기 작동 브레이크가 정지 부재 및 작동 부재를 구비하고, 정지 부재는 운반부로부터 분리되고 적어도 초기에는 상기 시험 축에 대하여 고정된 위치에 장착되며, 작동 부재는 운반부에 의해서 유지되고 기계적으로 제 1 구조체에 연결되고, 정지 부재는, 상기 제 1 구조체를 운반부 및 제 2 구조체에 대하여 움직이기 위하여, 운반부가 상기 미리 결정된 지점을 지나서 움직일때 작동 부재와 맞물림으로써 작동 부재를 운반부에 대하여 움직이도록 배치된다.

편리하게는, 상기 정지 부재는, 작동 부재에 의해 맞물릴 때 상기 시험 축에 대하여 에너지 흡수 움직임을 위해 장착된다.

유리하게는, 상기 작동 부재는 상기 시험 축에 실질적으로 평행한 방향에서 상기 운반부에 대한 선형의 운동을 위하여 장착된다.

편리하게는, 상기 작동 부재가 시험 축에 이격된 관계로 운반부의 일 측에 장착된다.

바람직스럽게는, 작동 부재가 운반부에 의해 유지된 길이가 긴 안내 부재에 미끄러질 수 있게 수용된다.

유리하게는, 상기 작동 부재는 기계적인 링크 연결(linkage)을 통해 상기 제 1 구조체에 연결된다.

유리하게는, 장치가 적어도 하나의 추가적인 브레이크를 더 구비하고, 추가적인 브레이크 또는 각각의 상기 추가적인 브레이크는 작동 브레이크와 독립적으로 운반부를 감속시키도록 구성된다.

유리하게는, 제 2 구조체가 운반부에 대하여 고정된 위치에 장착된다.

제 2 구조체는 자동차 좌석 및/또는 자동차 도어를 구비할 수 있다.

제 1 구조체는 자동차 대쉬보드(dashboard) 또는 계기 패널 및/또는 자동차의 전방 측면 창문(window)과 윈드스크린(windscreen) 사이의 자동차 A 필러(pillar)를 포함할 수 있다.

본 발명이 보다 용이하게 이해될 수 있도록, 그리고 다른 특징들이 이해될 수 있도록, 본 발명의 구현예들은 하나의 예로서 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다.

본 발명은 작은 중첩의 충돌 시험을 적은 비용으로 효율적으로 수행할 수 있다.

도 1 은 자동차의 구조를 위로부터 관찰하여 도시한 개략적인 도면으로서, 오프셋되어 있는 방벽과의 정면 충격을 포함하는 것이다.
도 2 는 본 발명의 구현예에 따른 활강기 시험 장치를 도시하는 개략적인 사시도이다.
도 3 은 시간에 대한 힘의 그래프로서, 도 2 의 구성에서 활강 운반부가 사용시에 감속되는 개별적인 단계들을 도시한다.
도 4 는 본 발명에 따른 활강기 시험 장치의 위로부터 도시된 평면도를 도시하며, 임의의 감속력이 적용되기 전에 장치의 활강 운반부를 도시한다.
도 5 는 도 4 와 도면과 전체적으로 대응하는 도면이지만, 시험하는 동안에 차후 위치에서 장치를 도시하는 것이다.
도 6 은 도 5 의 도면과 전체적으로 대응하는 도면으로서 시험하는 동안에 다른 차후 위치에서 장치를 도시하는 것이다.
도 7 은 도 6 의 도면과 전체적으로 대응하는 도면으로서, 시험하는 동안에 다른 차후 위치에서 장치를 도시하는 것이다.
도 8 은 시간에 대한 속도의 그래프로서, 활강기 시험 장치를 위한 감속 곡선들을 도시한다.

도면을 참조하면, 도 1 은 자동차(1)의 구조를 위에서 본 것으로서 나타내며, 자동차는 장벽(2)과 정면 충돌한 것으로 도시되어 있다. 자동차(1)는 전체적으로 화살표(3)로 표시된 방향으로 방벽을 향해 전방으로 운행하면서 방벽(2)과 충돌한 직후에 있는 것으로서 도시되어 있다. 이해되는 바로서, 방벽과 자동차 사이의 중첩(x)은 자동차의 전체 폭(w)보다 현저하게 작다. 더욱이, 중첩(x)은 실제로 폭(w)의 1/3 보다 작으며, 이는 도 1 에 도시된 충격이 위에서 설명된 유형의 "작은 중첩" (또는 "작은 오프셋(off-set)")의 충격으로서 분류되는 것을 의미한다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 자동차(1)와 방벽(2)의 충돌은 자동차 구조체의 전방 영역이 변형되면서 자동차의 객실 영역(4) 안으로 방벽이 밀고 들어가게 된다. 보다 상세하게는, 방벽(2)이 밀고 들어가는 것은 충격이 있는 측에서 운전자 또는 전방 좌석 승객(6)에 대하여 대쉬보드 또는 계기 패널이 객실의 내측으로 움직이게 한다. 대쉬보드 또는 계기 패널의 원래 변형되지 않은 위치는 도 1 에서 도면 번호 7 로 표시된 선으로 개략적으로 도시되어 있고, 도면 번호 8 로 표시된 것은 대쉬보드의 변형된 위치를 나타낸다. 따라서 이해될 수 있는 바로서, 대쉬 보드 또는 계기 패널은 충격의 측에서 운전자 또는 승객(6)을 향하여 현저하게 움직였으며, 자동차의 반대측에 있는 자동차의 A-필러(pillar)(9) 둘레로 실제로 피봇되게 움직인다.

물론, 자동차(1)와 방벽(2)의 정면 충돌은 자동차를 감속시키는데 유효하고 따라서 운전자 또는 승객(6)은 자동차의 구조체에 대하여 전방으로 관성하에 움직이게 된다. 보다 상세하게는, 병벽에 대한 충돌의 오프셋 특성에 기인하여, 운전자 또는 승객(6)은 운동 축(10)에 의해 표시되는 방향에서 전방으로 강제되며, 이것은 운행 방향(3)에 대하여 예각(θ)을 만든다.

본 발명의 장치는 도 1 에 도시된 충돌 시나리오를 시뮬레이션하도록 설계된 것이다.

도 2 는 본 발명에 따른 장치를 개략적인 형태로 도시한다. 이 장치는 활강기 운반부(11)를 구비하며, 활강기 운반부는 사각형 형태의 전체적으로 평탄한 지지 표면(12)을 형성한다. 운반부(11)는 시험 축(13)을 형성하는 시험 트랙(도 2 에는 미도시)을 따라서 선형의 미끄럼 운동을 하도록 장착된다. 활강기 운반부(11)는 화살표(14)로 표시된 방향에서 제어된 시험 속도로 시험 트랙을 따라서 구동되도록 구성된다.

시험 틀(test-buck, 15)은 운반부(11)의 지지 표면(12)상에 장착된다. 시험 틀(15)은 자동차(1)의 객실(4)을 나타내도록 구성된다. 따라서 시험 틀의 정확한 형태 및 구성은 시뮬레이션되는 충돌 시험이 수행되는 자동차의 유형(예를 들어, 특정의 제조 및 모델)에 달려있다.

시험 틀(15)은 2 개의 개별적인 구조체를 구비하는데, 즉, 제 1 구조체(16) 및 제 2 구조체(17)를 구비한다. 도 2 에 도시된 특정의 구현예에서, 제 1 구조체(16)는 시험되어야 하는 자동차의 특정 유형을 나타내는 A 필러(19)와 조합된 계기 패널(18) 또는 대쉬보드의 형태를 취하도록 구성된다. A 필러는 대쉬보드(18)의 일 단부에 고정되게 부착된다. 도 2 에 도시된 구현예의 제 2 구조체(17)는 시험되어야 하는 자동차를 나타내는 운전자 좌석(20) 및 인접한 운전자 도어(21)의 형태를 취하도록 구성된다.

주목되어야 하는 바로서, 제 1 및 제 2 구조체(16,17)는 도 2 에서 자동차의 객실(4)을 나타내도록 서로에 대하여 배치된 것으로 도시됨으로써, 객실의 길이 방향 축(22)은 운반부(11)가 운행되는 시험 축(13)에 대하여 예각(θ)을 형성한다. 따라서, 장애물과 자동차가 충돌하는 것을 시뮬레이션하도록 (이후에 보다 상세하게 설명되는 방식으로) 운반부 및 시험 틀(15)이 화살표(14)로 표시된 방향으로 테스트 트랙을 따라 구동되어 감속될 때, 좌석(20)에 앉혀진 충돌 시험 마네킹은 관성력하에서 시험 틀(15)에 대하여 전체적으로 전방으로 움직이게 될 것이지만, 실질적으로 시험 축(13)에 평행한 방향으로 움직이게 될 것이다. 따라서 마네킹은 객실의 길이 방향 축(22)에 예각(θ)을 만드는 방향으로 움직일 것이다. 따라서 시험틀의 길이 방향 축(22)이 시험 축(13)에 대하여 예각(θ)을 만들도록 시험 틀(15)을 배치하는 것은 도 1 에 도시된 바와 같은 자동차(1)의 객실(4)에 대하여 자동차 점유자(6)의 각도 있는 움직임을 시뮬레이션하는데 유효하다.

제 1 및 제 2 구조체(16,17)들이 운반부(11)에 장착되는 방식이 상이하다는 점을 주목하는 것은 중요하다. 제 2 구조체(17)는 운반부에 대하여 고정된 위치를 채용하기 위하여 운반부(11)에 고정되게 장착된다. 도 2 에 도시된 특정의 구현예에서, 좌석(20) 및 측면 도어(21)는 지지 표면(12)상에서 고정된 위치들에 장착된다. 대조적으로, 제 1 구조체(16)는 운반부에 대한 안내 운동을 위하여, 따라서 고정된 제 2 구조체(17)에 대한 안내 운동을 위하여, 운반부(11)에 장착된다. 도 2 에 도시된 구현예에서, 아래에 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 제 1 구조체(16)는 운반부에 대하여 피봇되게 안내되는 운동을 위하여 운반부(11)에 피봇되게 장착된다. 도 2 는 그 어떤 충돌이나 충격의 이전에 자동차 객실(4)의 정상 상태를 나타내는 최초 위치에서 제 1 구조체(16)의 A 필러(19) 및 대쉬보드(18)를 나타낸다는 점이 이해되어야 한다.

도 2 에 도시된 바와 같이, A 필러(19)의 반대편에 있는 대쉬보드(18)의 단부는 지지 프레임(23)에 장착된다. 지지 프레임(23)은 길이가 길고 단단한 구동 비임(24)을 포함하는데, 그 구동 비임은 운반부의 지지 표면(12)에 근접하지만 지지 표면(12)의 위에 약간 이격되어 있다. 지지 프레임(23)은 제 1 피봇(25)을 통해서 직립의 지지 브래킷(26)에 피봇되게 장착되며, 지지 브래킷은 제 2 구조체(17)의 도어(21)로부터 떨어져서 운반부의 측부 가장자리(27)를 따라서 지지 표면(12)에 고정되게 장착된다. 따라서, 대쉬보드(18) 및 부착된 A 필러(19)는 수직 피봇 축(27) 둘레에서 피봇 운동을 위하여 운반부(11)에 장착된다. 수직 축(27)은 시뮬레이션된 충격의 측에서 A 필러(19)에 대하여 자동차 객실의 반대편에 있는 A 필러의 가상 위치에 대응하도록 위치된다. 이후에 보다 상세하게 설명되는 바로서, 제 1 틀 구조체(16)는, 도 1 에 도시된 위치(7)로부터 위치(8)로의 대쉬보드의 피봇 운동을 시뮬레이션하기 위하여, 도 2 에 도시된 초기 위치로부터 충돌 위치로 구동되도록 구성된다.

운반부(11)는 길이가 긴 안내 채널(28)을 포함하며, 안내 채널은 운반부의 측부 가장자리(27)에 이격된 관계로 장착된다. 안내 채널은 시험 축(13)에 평행하다. 도 2 에 도시된 구현예에서, 안내 채널은 한쌍의 이격된 지지 비임(23)들에 의해 지지된다. 안내 채널은 운반부를 향하는 측을 따라서 개방되어 있고, 도 2 에 도시된 구현예에서 전체적으로 C 형상인 단면 형상을 가진다.

길이가 길고 바람직스럽게는 중공형의 피스톤(30) 형태인 작동 부재는 근접 미끄럼 끼움(close sliding fit)으로서 안내 채널(28) 안에 수용된다. 피스톤의 후방 단부(31)는 제 2 피봇(33)을 통해 링크 아암(32)의 일 단부에 연결된다. 링크 아암(32)의 반대 단부는 제 3 피봇(34)을 통해 구동 비임(24)의 후방 단부에 연결된다. 이해되는 바로서, 안내 채널(28)내에서의 피스톤(30)의 후방 운동은 링크 아암(32)을 움직이는데 유효하고, 이것은 다시 구동 비임(24) 및 시험 틀의 전체적인 제 1 구조체(16)를 움직인다. 이러한 움직임은 이하에 보다 상세하게 설명될 것이다.

시험 장치는 브레이크 장치(도 2 에 도시되지 않음)를 더 구비하는데, 브레이크 장치는 도 1 에 도시된 방식으로 오프셋(offset)되어 있는 장애물을 치는 자동차의 감속을 시뮬레이션하기 위하여 제어된 방식으로써 활강기 운반부를 감속시키도록 구성되고 배치되어 있다.

보다 상세하게는, 장치가 제 1 브레이크를 구비하며, 제 1 브레이크는 제 1 감속의 힘(F1)을 움직이는 활강기 운반부(11)에 가하도록 구성된다. 제 1 브레이크는 시뮬레이션되는 자동차의 전방의 구겨지는 영역으로부터 발생되는 변형을 나타내는 정지 거리에 걸쳐 운반부를 감속시키도록 구성된다. 통상적으로 이러한 정지 거리는 1.5 m 정도일 것이다.

이해되는 바로서, 활강기 운반부(11) 및 시험 틀(15)이 화살표(14)로 표시된 방향으로 시험 트랙을 따라서 구동되면, 피스톤(30)은 그것이 장착된 안내 채널(28)에 대하여 정지 상태가 될 것이며, 따라서 제 1 구조체(16)는 운반부(11) 및 제 2 구조체(17) 양쪽에 대하여 정지 상태일 것이다. 그러나, 제 2 브레이크가 제공되어, 운반부가 시험 축(3)을 따라서 미리 결정된 지점에 도달할 때 제 2 브레이크는 제 2 감속력(F2)을 피스톤(30)에 직접적으로 가한다. 따라서 운반부가 계속 테스트 트랙을 따라서 움직일 때 제 2 브레이크는 피스톤(30)을 후방으로 안내 채널(28) 안으로 강제하는 역할을 한다. 위에서 설명되고 아래에서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 안내 채널(28) 안에서의 피스톤(30)의 운동은 오프셋되어 있는 장애물과의 충돌을 통해서 자동차 객실 안으로 밀고 들어오는 효과를 시뮬레이션하는 방식으로 시험 틀의 제 1 구조체(16)를 움직이는데 효과적이다. 따라서 피스톤(30)에 힘(F2)을 가하는 제 2 브레이크는, 그것이 시험 틀의 제 1 구조체(16)의 움직임을 작동시키는데 유효한 방식으로 운반부(11)를 감속시키고, 보다 직접적으로 피스톤(30)을 감속시키므로, 작동 브레이크를 나타내는 것으로 간주될 수 있다.

제 3 브레이크가 제공되며, 이것은 제 2 브레이크가 제 1 구조체(16)의 움직임을 작동시키도록 힘(F2)을 가한 직후에 제 3 감속력(F3)을 운반부에 가하도록 구성된다. 따라서 제 3 브레이크는 장치의 메인 브레이크(main brake)를 나타내는 것으로 간주될 수 있고, 자동차의 전방의 구겨진 영역이 장애물과의 충돌을 통해 소모되고 경직된 정지 펄스가 자동차 객실에 가해지는 시나리오를 시뮬레이션하도록 의도된다. 따라서 제 3 브레이크는 제 1 및 제 2 브레이크들에 의해 가해지는 힘(F1,F2)들에 추가하여 고도로 감속되는 힘을 활강기 운반부(11)에 가한다.

제 4 브레이크가 제공될 수도 있는데, 제 4 브레이크는 작동 피스톤(30)에 정지(stopping) 힘(F4)을 가하도록 구성되며, 따라서 안내 채널(28)에 대한 작동 피스톤(30)의 추가적인 움직임을 정지시키고, 그에 의해서 제 1 구조체(16)의 움직임에 대한 끝 지점을 한정한다.

도 3 은 시간에 대하여 힘을 나타낸 것으로서, 4 개의 브레이크들에 의해 가해지는 힘(F1, F2, F3, F4)들의 상대적인 타이밍 및 강도를 나타낸다.

활강기 시험중에 본 발명의 시험 장치의 작동은 이제 본 발명의 장치의 바람직한 구현예를 도시하는 도 4 내지 도 7 을 특히 참조하여 더욱 상세하게 설명될 것이다. 동일한 참조 번호들이 동일하거나 또는 등가의 구성 요소들 또는 움직임들을 표시하도록 이용되었다. 그러나, 도 4 내지 도 7 은 장치를 보다 상세하게 도시한다. 특히, 활강기 운반부(11)는 시험 트랙을 따라서 움직이도록 장착되는데, 시험 트랙은 운반부(11)의 중량을 지지하는 중앙의 주 레일(35) 및, 한쌍의 이격된 측부 레일(36,37)들을 구비한다.

각각의 측부 레일(36,37)에는 한쌍의 근접한 마찰 브레이크(38)들이 제공된다. 마찰 브레이크(38)들은 측부 레일들에 대한 에너지 흡수 미끄럼 운동을 위해 측부 레일들상에 장착된다. 마찰 브레이크(38)들은 도 4 에서 초기 위치들에 도시되어 있으며, 위에서 언급된 제 1 브레이크의 일부를 형성한다. 또한, 전체적으로 안내 채널(28)의 아래에 위치된 측부 레일(37)에는 정지 부재(39)를 구비하는 다른 마찰 브레이크가 제공된다. 정지 부재(39)는 레일에 대한 에너지 흡수 미끄럼 운동을 위해서 레일(37)상에 장착되고, 초기에는 시험 축(14)에 대하여 고정 위치를 채용한다. 정지 부재(39)는 샤프트(40)를 유지하며, 샤프트는 후방으로, 작동 피스톤(30)을 향하여 정렬되어 연장된다. 샤프트(40)의 자유 단부(41)로부터 이격되어, 외측으로 지향된 플랜지(42)가 제공된다. 이후에 명백해질 바로서, 마찰 정지 부재(39)는 위에서 언급된 제 2 작동 브레이크의 일부를 피스톤(30)과 조합하여 형성한다.

운반부(11)는 한쌍의 날개부(43)를 유지하며, 날개부 각각은 개별의 근접한 측부 레일(36,37)에 걸쳐서 그에 대하여 이격된 관계로 연장되기 위하여 운반부의 개별적인 측부로부터 외측으로 연장된다. 각각의 날개부(43)는 개별의 전방 가장자리(44)를 나타내는데, 전방 가장자리는 시험 축(13)에 직각이고 이후에 보다 상세하게 설명되는 바와 같이 마찰 브레이크(38)와 협동하도록 구성된다.

주목되어야 할 바로서, 도 4 에 도시된 장치에서, 시험 틀의 제 1 구조체(16)는 시뮬레이션되어야 하는 자동차를 나타내는 적절한 방식으로 대쉬보드(18)에 장착된 조향 휘일(45)을 구비한다. 또한, 충돌 시험 마네킹(46)이 좌석(20)에 앉아있고 좌석 벨트(47)에 의해 제한되는 것을 알 수 있으며, 좌석 벨트는 시뮬레이션되어야 하는 특정 유형의 자동차에 제공된 종류를 나타낸다.

도 4 내지 도 7 에 상세하게 도시된 구현예와 도 2 에 개략적으로 도시된 구현예 사이의 다른 주목할만한 차이점은 지지 프레임(23)의 구동 비임(24)이 지지 브래킷(26)에 연결되는 방식에 관한 것이다. 도 2 의 구성에서, 구동 비임(24)의 최전방 단부는 피봇(25)을 통하여 지지 브래킷(26)에 직접적으로 피봇 연결된다. 그러나, 도 4 내지 도 7 의 구성에서, 구동 비임의 최전방 단부는 피봇(48)에 의해 짧은 링크(실제로는 보이지 않음)에 피봇 연결되며, 그 링크는 피봇(25)을 통해 지지 브래킷(26)에 연결된다.

도 4 는 상기 언급된 브레이크 장치들에 의한 임의의 감속력의 적용 이전에, 화살표(14)로 표시된 방향으로 시험 트랙을 따라서 움직이는 운반부(11) 및 관련 시험 틀(15)을 도시한다. 그러나, 운반부가 그러한 방식으로 계속 움직일 때 2 개의 측부 날개부(43)들의 전방 가장자리(44)들은 측부 레일(36,37)들에 장착된 마찰 브레이크(38)를 향하여 움직일 것이라는 점이 이해되어야 한다.

도 5 는 도 4 에 도시된 위치 이후의 수 밀리초(millisecond)에서 장치를 도시한다. 도시된 바와 같이, 도 5 는 측부 날개부(43)의 전방 가장자리(44)들을 도시하는데, 이것은 개별적인 마찰 브레이크(38)의 최후방 표면과 맞물린다. 이러한 위치는 도 3 에서 T5 로 표시된 시간의 순간을 나타낸다.

이해되는 바로서, 운반부(11) 및 관련 시험 틀(15)은 관성력하에서 시험 트랙에 대하여 계속 움직일 것이다. 따라서 이러한 움직임은 개별의 측부 레일(36,37)들을 따라서 마찰 브레이크(38)를 강제하는데 유효하다. 브레이크(38)들과 레일(36,37)들 사이에서 작용하는 마찰은 운반부에 감속력(F1)을 가하는데 유효하다. 이러한 움직임 동안에, 작동 피스톤(30)의 전방 단부는 정지 부재(39)의 정렬된 샤프트(40)의 자유 단부(41)를 향하여 전진하다.

도 6 은 도 5 에 도시된 위치 이후의 수 밀리초에서 장치를 도시하며, 도 3 에서 T6 에 표시된 시간의 순간을 나타낸다. 이해될 수 있는 바로서, 마찰 브레이크(38)들은 측부 레일(36,37)들을 따라서 강제되었다. 또한, 샤프트(40)의 자유 단부(41)는 중공형 작동 피스톤(30)의 전방 단부내에 수용되었다는 점이 주목될 것이다. 더욱이, 도 6 은 샤프트(40)의 플랜지(42)와 맞물리도록 강제되었던 피스톤(30)의 전방 단부를 도시한다.

따라서 관성력 하에서 운반부(11) 및 시험 틀(15)의 계속되는 움직임은 측부 레일(37)을 따라서 정지 부재(39)를 강제하는데 유효하다. 정지 부재(39)와 레일(37) 사이에서 작용하는 마찰은 감속력(F2)을 운반부에 가하는데 유효하며, 특히 작동 피스톤(30)에 직접적으로 힘(F2)을 가하는데 유효하다. 그러나, 마찰력(F2)은 상대적으로 낮고, 따라서 그러한 방식의 운반부의 계속적인 움직임은 피스톤이 미끄러질 수 있게 장착된 안내 채널(28)로 브레이크(39)가 피스톤(30)을 구동하는 결과를 가져온다.

도 7 은 도 6 에 도시된 위치 이후의 수 밀리초에서 장치를 도시하며, 도 3 에서 T7 으로 표시된 시간의 순간을 나타낸다. 특히, 도 7 은 위에서 설명된 방식으로 후방으로 구동되었던 피스톤(30)을 도시한다. 도 7 에 도시된 바와 같이, 피스톤(30)의 움직임은 링크 아암(32)의 외측 단부를 후방으로 구동하는데 유효하다. 링크 아암(32)을 피스톤(30)의 후방 단부(31)에 피봇 연결하는 것에 기인하여, 링크 아암은 피스톤(30)에 대하여 피봇 방식으로 움직일 수 있다. 보다 상세하게는, 링크 아암(32)이 구동 비임(24)의 후방 단부를 운반부(11)에 대하여 후방으로 그리고 외측으로 당기는데 유효하다. 이것은 제 1 피봇(25)에 의해 안내되는 바로서, 피봇 방식으로 (대쉬보드(18), A 필러 및 조향 휘일(45)에 의해 나타내는 바로서의) 틀의 제 1 구조체(16)를 움직인다. 따라서 제 1 구조체(16)는 피봇(25) 둘레로 피봇되게 구동되며, 그에 의해서 도 1 에 도시된 대쉬보드의 움직임을 복제함으로써, 제 2 구조체(17)의 좌석(20)에 가장 가까운 A 필러 및 대쉬보드의 영역은 자동차 객실 안으로 밀고 들어오는 것을 시뮬레이션하는 방식으로 좌석을 향하여 (그리고 따라서 마네킹(46)을 향하여) 움직인다.

위에서 설명된 방식의 제 1 구조체(16)의 초기 움직임 직후에, 제 3 브레이크(미도시)가 연계됨으로써 제 3 감속력(F3)을 가한다. 이것은 운반부(11)에 가해지는 감속력의 가장 높은 것이며 따라서 현저한 감속을 일으킨다. 제 3 힘(F3)의 초기 적용 이후 시간(T7)의 순간을 나타내는 도 7 에서, 마네킹(46)의 몸통은 시험 틀에 의해 나타내는 자동차 객실에 대하여 전방으로 엎어져 있는 것이 도시되어 있다.

도 8 은 시간에 대한 속도의 도면을 나타내며, 본 발명의 장치에 의해 제공되는 시뮬레이션과 통상적인 활강기 시험 장치를 이용해서 가능한 시뮬레이션 사이의 실제적인 차이를 편리하게 나타낸다. 굵은 선(49)은 활강기 시험 동안에 미끄럼 운반부의 감속 프로파일을 나타내는데, 활강기 시험에서 활강기 운반부는 초기에 시험 축을 따라서 60 km/h 의 속도로 구동된다. 이해되는 바로서, 통상적인 활강기 운반부는 위에서 상세하게 제안된 구성의 대쉬보드와 같은, 움직일 수 있는 틀 구조체를 가지지 않으며, 따라서 굵은 선은 통상적인 장치의 대쉬보드의 감속 프로파일을 나타내는 것으로 간주될 수 있다. 직선의 점선(50)은 자유롭게 움직이는 질량체를 나타내며, 예를 들어 활강기 운반부상에 앉혀진 제한되지 않은 마네킹과 같은 것이다. 이해되는 바로서, 통상적인 활강기 운반부의 초기 감속 이후의 가상의 시간(T)에, 마네킹과 활강기 운반부의 고정 대쉬보드 사이의 상대 속도는 delta V₁ 로 표시되고, 이것은 도시된 예에서 대략 20 km/h 이다.

도 8 의 그래프에서 가는 실선(51)은 본 발명의 제 1 구조체(16)의 감속 프로파일을 나타내며, 즉, 위에서 상세하게 설명된 특정 예에서 A 필러(19) 및 대쉬보드(18)의 감속 프로파일을 나타낸다. 이해되는 바로서, 작동 브레이크를 가할 때, 시험 틀의 움직일 수 있는 제 1 구조체(16)는 지지된 활강기 운반부(11) 자체 보다 더욱 급속하게 감속되며, 이것은 곡선(51)이 곡선(49) 아래로 내려가는 이유이다. 따라서 시간(T)의 가상의 지점에서, 활강기 운반부(11)와 움직이는 대쉬보드(18) 사이의 상대적인 속도는 delta V₂ 로 표시되며, 이것은 도시된 예에서 대략 20 km/h 이라는 점을 알 수 있다. 따라서 본 발명의 장치를 이용하여 수행되는 활강기 시험은 통상적인 활강기 운반부를 이용하는 시험보다 현저하게 더욱 심각한 충돌 시나리오를 시뮬레이션하는 것을 이해할 수 있으며, 이는 시간(T)에서 마네킹과 대쉬보드 사이의 상대적인 속도가 V₁ 및 V₂ 의 합에 의해 표시되기 때문이다. 따라서, 도 8 에 도시된 특정의 예에서, 본 발명의 장치는 마네킹과 대쉬보드 사이의 상대적인 속도를 대략 두배로 하는데 유효하며, 따라서 소위 작은 중첩(small overlap) 또는 오프셋된 충격의 보다 심각한 시나리오를 시뮬레이션하는데 유효하다.

비록 본 발명이 특정의 구현예들을 참조하여 위에서 설명되었을지라도, 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 변화 및 변형들이 장치에 대해서 이루어질 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 예를 들어, 본 발명의 변형예에서 시험 틀(15)의 움직일 수 있는 제 1 구조체(16)는 활강기 시험 동안에 서로에 대하여 순차적으로 움직이도록 배치된 복수개의 부분들을 구비하게끔 구성될 수 있는 것이 생각된다. 예를 들어, 그러한 배치는 페달 및/또는 조향 칼럼이 자동차 객실 안으로 밀고 들어오는 것과 같은 시나리오를 시뮬레이션하기 위하여, 시뮬레이션되는 자동차의 페달 또는 조향 칼럼과 대쉬보드 사이의 상대적인 운동을 허용하는 추가적인 기계적 링크 구성을 구비할 수 있는 것이 제안된다. 그렇게 밀고 들어오는 것은 실제 자동차 충돌에서 대쉬보드가 밀고 들어오기 전의 대략 5-10 ms 에 통상적으로 발생할 수 있는 것으로 밝혀졌다.

더욱이, 제 2 구조체(17)에 대한 제 1 구조체(16)의 움직임을 일으키는 작동 브레이크(39)가 중앙의 시험 축(14)에 대하여 이격된 관계로 위치되어 있는 특정의 구현예를 참조하여 본 발명이 위에서와 같이 설명되었지만, 작동 피스톤(30)과 제 1 구조체(16) 사이의 기계적인 연결의 변형을 통해서, 작동 브레이크가 다른 곳에 제공될 수 있다는 점이 생각된다.

비록 본 발명은 자동차의 폭과 자동차 폭의 1/3 이하인 장애물 사이의 중첩과 관련된 소위 "작은 중첩" 또는 "작은 오프셋"을 시뮬레이션하는데 사용되는 것을 특히 참조하여 설명되었지만, 본 발명이 더 높은 정도의 중첩과 관련된 충격을 시뮬레이션하도록 이용될 수도 있다는 점이 생각된다. 이것은 시험 틀의 길이 방향 축과 시험 축 사이의 각도(θ)를 감소시킴으로써 달성될 수 있다. 각도(θ)는 심지어 제로로 감소될 수 있다.

여기에 설명된 본 발명의 다양한 구현예들에서, 좌석(20) 및 도어(21)는 서로에 대하여 움직일 수 있도록 실제로 구성될 수 있다. 그러한 구성은 예를 들어 도어를 향하여 실질적으로 횡단 방향으로 유효하게 움직일 수 있도록 하기 위하여, 시험 틀의 길이 방향 축(20)에 실질적으로 직각인 방향에서 좌석이 움직이도록 구성될 수 있다. 이러한 유형의 구성은 자동차의 객실 안으로 측면에서 밀고 들어오는 것을 시뮬레이션하는데 이용될 수 있으며, 이것은 실제로 자동차의 도어를 근접한 좌석을 향하여 내측으로 움직이는데 유효하다.

더욱이, 본 발명의 변형예들은 대쉬보드(18)가 밀고 들어오는 것에 응답하여 좌석이 후방으로 움직이도록, 시험 틀의 길이 방향 축(20)에 실질적으로 평행한 방향으로 움직일 수 있게 구성될 수 있다.

당업자들에 이해될 바로서, 본 발명에 따른 장치는 위에서 상세하게 설명된 정면 충격과 같은 종류가 아닌, 다른 유형의 자동차 충격을 시뮬레이션하도록 이용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 청구된 범위를 벗어나지 않으면서, 본 발명의 장치는 예를 들어 스포츠 유틸리티(sports utility) 유형의 자동차와 같은 무거운 차량 또는 대형 차량에 의해 후방으로부터 추돌되었을 때 발생될 수 있는 상황의 유형과 같이, 후방 충격을 시뮬레이션하도록 개조될 수 있는 것이 생각된다. 그러한 장치에서, 시험 틀(15)은 자동차 객실의 후방 부분과 유사하도록 구성되는 것이 생각되며, 시험 틀은 후방으로 향하는 방향에서 역으로 시험 트랙을 따라 주행된다. 그러한 구성은 후방으로부터 객실로 밀고 들어오는 경우에 자동차의 후방 좌석의 상대적인 움직임을 시뮬레이션하는데 유용할 것이다.

본원 명세서 및 청구항에서 이용될 때, "포함하는" 및 "포함하고 있는"과 그것의 변형된 용어는 특정의 특징들, 단계들 또는 완전체들이 포함된다는 것을 의미한다. 이들 용어는 다른 특징들, 단계들 또는 완전체들의 존재를 배제하도록 해석되지 않는다.

개시된 기능을 수행하기 위한 수단에 관해서 또는 특정의 형태로 표현된, 상기의 설명, 다음의 청구항 또는 첨부된 도면에 개시된 특징들 또는 개시된 결과를 획득하기 위한 방법 또는 과정은 본 발명을 다양한 형태로 구현하도록 분리되게 또는 임의의 조합으로 적절하게 이용될 수 있다.

본 발명의 위에서 설명된 예시적인 구현예들과 관련하여 설명되었지만, 많은 등가의 변조예 또는 변형예들은 개시된 내용으로부터 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 위에서 설명된 본 발명의 예시적인 구현예들은 예시적인 것으로 간주되어야 하고 제한적인 것으로 간주되어서는 아니된다. 설명된 구현예들에 대한 다양한 변화가 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 이루어질 수 있다.

1. 자동차 2. 방벽
4. 객실 영역 11. 활강기 운반부
13. 시험 축 15. 시험 틀

Claims (15)

1. 자동차 충돌을 시뮬레이션하는 활강기 시험 장치로서, 시험 장치는 활강기 운반부(11) 및 시험 틀(15)을 가지고, 활강기 운반부(11)는 시험 축(14)을 따라서 선형으로 움직이도록 장착되고, 시험 틀(15)은, 운반부(11)에 대하여 안내되어 움직이도록 운반부(11)에 장착된 제 1 구조체(16) 및, 운반부(11)에 장착된 제 2 구조체(17)를 구비하고,
   제 1 구조체(16)가 운반부(11)에 대하여 안내되어 움직이는 동안, 제 1 구조체(16)는 제 2 구조체(17)에 대하여 움직이도록 구성되고,
   제 1 구조체(16)는 수직 피봇 축(27)의 둘레로 운반부(11)에 대하여 피봇 방식으로 안내되도록 운반부(11)에 대하여 피봇되게(25) 장착된 것을 특징으로 하는, 활강기 시험 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   시험 틀(15)은 자동차(1)의 객실(4)의 역할을 하도록 구성되고, 객실(4)의 길이 방향 축(22)이 시험 축(14)에 대하여 예각(θ)을 만들도록 시험 틀이 운반부(11)에 대하여 장착되는, 활강기 시험 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   제 1 구조체(16)는 시험 축(14)을 따라 미리 결정된 지점을 지나서 움직이는 운반부(11)에 응답하여 제 2 구조체(17)에 대하여 움직이도록 구성되는, 활강기 시험 장치.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   제 1 구조체(16)는 운반부(11)의 감속시에 제 2 구조체(17)에 대하여 움직이도록 구성되는, 활강기 시험 장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 제 1 구조체(16)를 안내하여 움직임으로써 제 1 구조체(16)를 제 2 구조체(17)에 대하여 움직이는 방식으로 운반부(11)의 속도를 감속(減速)시키도록 구성된 작동 브레이크(39,30)를 더 구비하는, 활강기 시험 장치.
6. 제 3 항에 있어서,
   상기 제 1 구조체(16)를 안내하여 움직임으로써 제 1 구조체(16)를 제 2 구조체(17)에 대하여 움직이는 방식으로 운반부(11)의 속도를 감속(減速)시키도록 구성된 작동 브레이크를 더 구비하고,
   상기 작동 브레이크는 정지 부재(39) 및 작동 부재(30)를 구비하고, 정지 부재(39)는 운반부(11)로부터 분리되고 적어도 초기에는 상기 시험 축(14)에 대하여 고정된 위치에 장착되며, 작동 부재(30)는 운반부(11)에 의해서 유지되고 기계적으로 제 1 구조체(16)에 연결되고,
   정지 부재(39)는, 상기 제 1 구조체(16)를 운반부(11) 및 제 2 구조체(17)에 대하여 움직이기 위하여, 운반부(11)가 상기 미리 결정된 지점을 지나서 움직일때 작동 부재(30)와 맞물림으로써 작동 부재(30)를 운반부(11)에 대하여 움직이도록 배치되는, 활강기 시험 장치.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 정지 부재(39)는, 작동 부재(30)에 의해 맞물릴 때 상기 시험 축(14)의 방향에서 에너지를 흡수하도록 장착되는, 활강기 시험 장치.
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 작동 부재(30)는 상기 시험 축(14)에 실질적으로 평행한 방향에서 상기 운반부(11)에 대한 선형의 운동을 위하여 장착되는, 활강기 시험 장치.
9. 제 6 항에 있어서,
   상기 작동 부재(30)는 시험 축(14)에 이격된 관계로 운반부(11)의 일 측에 장착되는, 활강기 시험 장치.
10. 제 6 항에 있어서,
    작동 부재(30)는 운반부(11)에 고정되어 있는 신장(伸長)된 안내 부재(28)를 따라서 미끄러질 수 있게 수용되는, 활강기 시험 장치.
11. 제 6 항에 있어서,
    상기 작동 부재(30)는 기계적인 링크 연결부(linkage, 32)를 통해 상기 제 1 구조체(16)에 연결되는, 활강기 시험 장치.
12. 제 5 항에 있어서,
    적어도 하나의 추가적인 브레이크(38)를 더 구비하고, 각각의 상기 추가적인 브레이크(38)는 작동 브레이크(30,39)와 독립적으로 운반부(11)의 속도를 감속(減速)시키도록 구성되는, 활강기 시험 장치.
13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    제 2 구조체(17)는 운반부(11)에 대하여 고정된 위치에 장착되는, 활강기 시험 장치.
14. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    제 2 구조체(17)는 자동차 좌석(20) 및/또는 자동차 도어(21)를 포함하는, 활강기 시험 장치.
15. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    제 1 구조체(16)는 자동차 대쉬보드(dashboard) 또는 계기 패널(18) 및/또는 자동차의 전방 측면 창문(window)과 윈드스크린(windscreen) 사이의 자동차 A 필러(pillar, 19)를 포함하는, 활강기 시험 장치.
    

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