SID/HIII : New Side Impact Anthropomorphic Test Dummy

for amended FMVSS 201

  1. 개요

    2.

    지난 8월 4일, 자동차를 10inch rigid pole을 향해 18mph (29km/h)속도로 측면충돌시켜, dynamically deployed interior head protection system의 성능을 평가하는 새로운 dynamic test가 FMVSS 201, “Occupant Protection Interior Impact”에 추가되었다. 이와 동시에, 이 Test를 위해 새롭게 설계된 SID/HIII를 Part 572의 “Subpart M Side Impact Hybrid Dummy 50th Percentile Male”로 추가하였다.

    SID/HIII는 FMVSS 214, Side Impact Protection test에 사용되는 Part 572, Subpart F (Side Impact Dummy or SID)와 FMVSS 208, Occupant Crash Protection test에 사용되는 Part 572, Subpart E (Hybrid III or HIII)를 조합하여 새롭게 구성한 Dummy이다. 즉, Figure 1.같이 Hybrid III(HIII)의 Head와 Neck을 새롭게 설계된 Neck Bracket을 이용하여 SID에 장착한 형태이다.

    이 SID/HIII는 1998년 9월 1일 이후, FMVSS 201 test를 위한 표준 Dummy로 법제화되었다.

  2. SID/HIII의 선정

    3.

    NHTSA는 side impact pole test에 사용할 수 있는 최적의 Dummy로 SID/HIII를 선정하였다. IIHS에서 수행한 side impact pole test에서, SID/HIII의 ribcage-shoulder 구조에서는 collapse가 발생하여, head가 ribcage의 collapse만큼 옆으로 이동하여 실제 사람의 머리처럼 intruding structure와의 impact가 발생하였으나, BioSID에서는 왼팔과 rib-shoulder 구조에서 Torso의 collapse를 제한하여 head의 이동이 적게 일어나 vehicle이나 pole표면과 아무런 접촉도 발생하지 않았다. 따라서, NHTSA는 BioSID가 현재 ISO에 의해 가장 우수한 Biofidelity를 가진 Dummy로 평가받고 있다 할지라도 (new ratings from the ISO working group are : BioSID = 5.9, EuroSID-1=4.2, SID/HIII=3.8, EuroSID=3.2, and SID=2.3), side impact pole test에서는 SID/HIII가 더 적합한 Dummy로 결론내렸다.

    NHTSA는 EuroSID-1을 사용하여 몇 차례의 측면 충돌 시험을 수행한 결과, EuroSID-1의 Thorax deflection response가 인간의 흉부를 제대로 묘사하지 못함을 알아냈다. 즉, Torso의 운동이 ribcage내부의 mechanical lock-up이나 shoulder structure의 특성에 의해 제어되고 제한되고, shoulder structure의 초기 운동이나 회전각이 initial impact방향에 매우 의존적임을 관찰할 수 있었다.

    따라서, NHTSA는 EuroSID-1은 shoulder의 예측할 수 없는 운동과 Torso의 mechanical lock-up에 의해 생기는 불확실성때문에 제어하기 어려우므로, 아직 valid test dummy로 받아들여 질 수 없다고 밝혔다.

    FTSS는 BioSID의 head와 neck이 HIII와 동일한 설계를 가지고 있지만, 다른 vinyl과 rubber를 사용함으로써, calibration response에 대해 보다 나은 반복성과 일관성을 가지며, softer vinyl을 사용하여 보다 낮은 peak g level을 가진다고 설명하였다>. 또한, FTSS는 HIII head response는 vinyl skin과 skull사이에 talcum powder를 사용함으로써 BioSID와 유사한 특성을 가질 수 있으며, 극소수의 HIII neck만이 SID/HIII의 neck calibration corridor를 만족할 수 있다고 충고하였다.

    이에 대해, NHTSA는 SID/HIII가 기존의 HIII의 component만으로도 기능을 잘 수행하며 BioSID head와 neck을 option으로 선택할 필요가 없으므로, HIII head와 neck의 선별된 조합이 side impact pole test에 적절한 test device로 결론내렸다.

    또한, talcum powder lubrication을 사용하지 않은 HIII head도 현재의 요구를 만족시킬 수 있기 때문에, talcum powder의 사용을 명시하지 않았다.

    SID/HIII는 SID(Part 572; Subpart F)의 body and lower extremities와 Hybrid III(Part 572; Subpart E)의head and neck을 조합하여 만들어진 새로운 Dummy로서, SID보다 약 1.2 lbs.가 더 무거운 170lbs.인데, 이는 Hybrid III neck component와 new neck bracket에 의해 증가된 것이다. SID/HIII의 중량은 SID와 Hybrid III의 한계치 내에 있다.

    New neck bracket은 SID와 SID/HIII의 seating height가 거의 같도록 설계되었으며, 이 bracket을 설치하기 위해서 현재의 upper, middle shoulder foam pad가 하나에서 왼쪽/오른쪽으로 나누어진 형태로 변경되었다.

    또한, SID에 비해, head의 CG가 0.75 inch 높아지고, 0.25 inch 앞으로 이동하였는데, 이는 앉아있는 승객의 head와 neck의 방향을 더욱 정확하게 반영하기 위한 변화이다.

    Effective Date는 1998년 9월 1일부터 시행되는 FMVSS 201의 side impact pole test를 수행하기 위하여, 이 final rule이 출판된 8월 4일로부터 30일 이후에 Part 572에 포함되어야 한다.

    NHTSA는 new neck bracket의 가격이 대략 $200 ~ $300으로 책정될 것으로 생각한다.

  3. Subpart M Side Impact Hybrid Dummy 50th Percentile Male

본 보고서에서는 Subpart M중에서 Hybrid III calibration 절차와 상이한 부분에 대해서 살펴보기로 한다.

§572.112 Head assembly.

  • Figure 2와 같이, midsagittal plane과 impact surface가 35±1도를 이루도록 Head를 매단다. 이때, anterior-posterior axis는 수평면과 ±1도 이내의 범위에 들도록 한다.

  • Head의 최저점으로부터 impact surface까지 측정한 높이가 200±0.25mm (7.87±.01 in.)인 지점에서 낙하시킨다. ** EuroSID-1 Head Drop Test Procedure와 동일.

  • Performance Criteria

    1. Peak Resultant Acc.

      2. : 120 ~ 150 G’s

    2. Unimodal (main pulse이후에 그것의 15%를 넘지않는 범위 안에서)

    3. Longitudinal Acc.

: not exceed 15 G’s

§572.113 Neck assembly.

  • Jamnut Torque

: 1.35±0.27 Nm

    1. 0±0.2 ft-lb.)

** Hybrid III neck test와 동일.

  • Figure 3과 같이, Hybrid III neck bracket (78051-303 and ?307)을 이용하여, head의 midsagittal plane이 pendulum의 운동방향과 직교하도록 head-neck ass’y를 설치한다.

** Hybrid III neck test방향과 비교할 때, superior-inferior axis에 대해 90도 회전.

  • Occipital condyles와 Neck의 중심선과 neck base로부터의 연장선의 교차점에서 회전각도를 측정한다.

  • Impact velocity : 6.89 ~ 7.13 m/s (22.6 ~ 23.4 ft/sec)

** Hybrid III와 동일.

  • Performance Criteria

    1. Pendulum deceleration pulse

    Time (ms)

    Pendulum Delta V (m/s)

    10

    20

    30

    40 to 70

    1.96 ~ 2.55

    4.12 ~ 5.10

    5.73 ~ 7.01

    6.27 ~ 7.64

  1. Maximum rotation (w.r.t pendulum’s longitudinal centerline): 64 ~ 78 degrees

  2. Decaying head rotation vs. Time curve : Peak후, 50 ~ 70ms사이에 cross the zero.

  3. M = Mx + 0.01778 Fy (6-axis neck transducer)

    4. : Maximum value : 88 ~ 108 Nm at the level of the occipital condyles

  4. Decaying moment vs. Time curve : Peak 후, 40~60ms사이에 cross the zero.

  5. Maximum rotation은 peak moment후, 0~20ms사이에 발생하여야 한다.

§572.114 Thorax.

  • §572.42에 기술된 SID Dummy절차와 동일.

§572.115 Lumbar spine and pelvis.

  • §572.42에 기술된 SID Dummy절차와 동일.

§572.116 Instrumentation and test conditions.

  • Test probe for lateral thoracic and pelvis impact tests : SAME

  • Accelerometer mounting in the thorax : SAME

  • Accelerometer mounting in the pelvis : SAME

  • Head Accelerometer mounting : SAME

  • Neck transducer mounting : SAME

  • Performance tests must be conducted at a temperature between 20.6 and 22.2 degrees C.

(69 to 72 degrees F.)