SUV 뒷좌석 안전벨트 조절장치 위치에 따른 더미 가슴이동량 예측과 설계개선 :

김천호

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자료유형: 학위논문

저자정보: 김천호 (가천대학교, 가천대학교 ← 경원대학교 (X))

지도교수: 임종한

발행연도: 2018

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이 논문의 연구 히스토리 (3)

2018

SUV 뒷좌석 안전벨트 조절장치 위치에 따른 더미 가슴이동량 예측과 설계개선

김천호 기계공학과 2018.01 학위논문

뒷좌석 안전벨트 D-ring 위치에 따른 인체 더미의 어깨 이동량에 관한 설계개선 연구

김천호 , 백세룡 , 김성호 외 3명 한국자동차공학회논문집 2018.01 학술저널

2017

뒷좌석 안전벨트 D-ring 위치에 따른 더미 어깨 빠짐 현상에 관한 설계 개선 연구

김천호 , 백세룡 , 김성호 외 3명 한국자동차공학회 춘계학술대회 2017.05 학술대회자료

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자동차산업의 발달과 탑승자의 안전은 함께 발전해 왔다. 탑승자의 안전을 보호하는 장치로 대표적인 부품은 안전벨트와 에어백이 있다. 우리가 통상적으로 사용하고 호칭하는 안전벨트의 정확한 명칭은 시트벨트(Seat belt)이며, 에어백의 정확한 명칭은 SRS(Supplement Restraint System) Air-bag이다. 안전벨트는 차종을 불문하고 운전석을 비롯하여 전좌석으로 확대 장착이 되어 있으며, 본 연구에서는 지속적으로 증가하고 있는 SUV(Sport Utility Vehicle)를 대상으로 기존 법규에서 규정하고 있는 뒷좌석 승객의 안전도평가 중, 가슴이동량 허용치를 넘지 않는 범위에서 C-pillar에서의 한계 설계영역을 제시하고자 한다. 본 연구를 위하여 차량 탑승자의 거동을 분석하기 위한 소프트웨어 MADYMO(MAthematical DYnamic MOdels)를 사용하여 시뮬레이션 모델을 제작하고, 동하중시험기 시험결과와 비교하여 제작한 모델의 신뢰도 검증을 하였으며, 법규에서 규정하는 동하중 테스트 가속도영역을 만족하는 실제 테스트 가속도를 시뮬레이션 조건으로 설정하였다. 더미는 ECE R16 표준 더미를 사용하였고, 테스트 및 시뮬레이션의 가슴이동량을 측정하기 위하여 국내 생산되는 SUV를 대상으로 가슴이동량에 상대적으로 영향을 덜 주는 버클 및 C-pillar 하단의 리트렉터 장착위치는 고정시키고, 가슴이동량에 상대적으로 영향을 높게 줄 것으로 판단되는 C-pillar 상단의 Adjust anchorage 영역을 도출하여 가상의 육면체 설계영역으로 도출하였다. 그 결과로, 법규를 준수하는 가상의 육면체 설계영역에서 안전벨트를 장착했을 때 가슴이동량이 설계좌표가 SRP(Seat Reference Point : 더미 착좌 포인트) 기준 X축방향으로 이동할수록 이동량이 높아지는 것을 확인할 수 있었다. 또한 웨빙의 어깨이탈로 가슴이동량이 추가 증가될 수 있음을 확인할 수 있었으며, 이를 토대로 가슴이동량이 법규를 준수하는 구간을 시뮬레이션으로 확인할 수 있는 가이드라인을 도출할 수 있었다. 본 연구에서는 가슴이동량의 변수로 C-pillar 상단 Anchorage 포인트를 설정하여 얻어진 결과로 웨빙가이드의 강도 및 웨빙의 가슴을 지나는 경로에 따라서 법규준수 및 어깨이탈현상을 추가 분석할 수 있을 것으로 사료된다.

The development of the automobile industry and the safety of passenger have developed together. Typical parts that protect occupants safety include safety belt and air-bags. The exact name of the safety belt, we use, is the seatbelt, and correct name for the air-bags is the SRS (Supplement Restraint System) air-bag. The seatbelt is enlarged and mounted on all seats in the car. In this study, the safety assessment of the rear passenger seats was conducted for SUVs. In this case, we propose a limit design area of C-pillars with a chest is not move more than 300 mm. For this study, a simulation model was created using MADYMO (MAthematical DYnamic MOdels) to analyze the safety system of passengers in the vehicle. The reliability of the model was verified compared with the test result of sled. Acceleration that meet the sled test acceleration condition specified by the regulation was used for the simulation. ECE R16 standard dummy is used and in order to measure the chest movement of test and simulation, 12 domestic SUVs were selected. The retractor mounting position at the bottom of C-pillar and buckle, which can not affect the chest movement, were fixed. The anchor points of the top of the C-pillars, which have a high affect on the chest movement, were extracted from SUV and drawn as a virtual design cube. As a result, it was confirmed that the chest movement using seatbelt that increased as the fixing coordinate moves towards to the SRP (Seat Reference Point) reference X-axis. In addition, it was confirmed that the movement amount of the chest can be increased even if the shoulder dose not fall out from the webbing. Based on this, it was possible to derive a guideline to confirm the section of the chest movement compliance with the regulation by simulation. As a result of this study, it can be concluded that the compliance of the webbing guide and the dislocation of the shoulder can be further analyzed according to the strength of the webbing guide and the path of the webbing through the chest.

Ⅰ. 서론
1. 연구배경 ......................................................................................... 1
2. 연구동향 ......................................................................................... 2
3. 연구내용 및 목적 .............................................................................. 5
Ⅱ. 이론적 배경
1. 안전벨트 법규 .................................................................................. 7
1.1 동하중시험 .................................................................................... 8
2. 안전벨트시스템 ............................................................................... 13
2.1 시트벨트의 구성 ............................................................................ 14
3. 다물체 동역학 해석 .......................................................................... 21
3.1 다물체 동역학 모델의 구조 .............................................................. 21
3.2 조인트 모델 .................................................................................. 23
4. MADYMO 프로그램 ....................................................................... 32
Ⅲ. 전산해석
1. 해석모델 ........................................................................................ 34
1.1 더미 모델 ..................................................................................... 34
1.2 Sled 장치 및 해석모델 .................................................................... 35
1.3 안전벨트시스템 해석 모델 ............................................................... 36
2. 해석모델 검증 ................................................................................. 38
2.1 해석모델 검증을 통한 동하중시험 .................................................... 38
2.2 해석과 동하중시험의 결과 비교 ....................................................... 42
3. 해석조건 ........................................................................................ 47
3.1 D-ring 위치 .................................................................................. 47
3.2 웨빙 경로 ..................................................................................... 49
4. 시뮬레이션 방법 .............................................................................. 50
4.1 D-ring 위치검출을 위한 해석절차 .................................................... 50
Ⅳ. 결과 및 고찰
1. D-ring 위치에 따른 어깨이탈 특성 ..................................................... 53
1.1 Z축 635mm에서 어깨이탈 특성 ...................................................... 54
1.2 Z축 630mm에서 어깨이탈 특성 ...................................................... 55
1.3 Z축 625mm에서 어깨이탈 특성 ...................................................... 56
1.4 Z축 620mm에서 어깨이탈 특성 ...................................................... 58
1.5 Z축 615mm에서 어깨이탈 특성 ...................................................... 59
1.6 Z축 610mm에서 어깨이탈 특성 ...................................................... 61
1.7 Z축 605mm에서 어깨이탈 특성 ...................................................... 62
1.8 D-ring 위치에 따른 어깨이탈 특성 ................................................... 64
2. D-ring 위치에 따른 가슴이동량 특성 .................................................. 64
2.1 Z축 635mm에서 가슴이동량 특성 ................................................... 67
2.2 Z축 625mm에서 가슴이동량 특성 ................................................... 68
2.3 Z축 615mm에서 가슴이동량 특성 ................................................... 69
2.4 Z축 605mm에서 가슴이동량 특성 ................................................... 70
2.5 Z축 595mm에서 가슴이동량 특성 ................................................... 71
3. 슬레드 시험 및 해석 결과비교 ........................................................... 73
Ⅴ. 결론 ............................................................................................ 75
참고문헌 ........................................................................................... 78
ABSTRACT ....................................................................................... 81

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