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FMVSS 208

Learning/CAR

by Diver Josh 2010. 6. 10. 16:06

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FMVSS 208 Notice of Proposed Rule Making 정리

- Advance Airbag법규 제정

 

  1. 개요

    　NPRM의 발표 : 1998년 9월 18일



    　Advanced Airbag을 제안하는 목적

    • 다양한 크기의 탑승자(50%ile, 5%ile, 12month, 3year, 6year) 보호
    • Belted / Unbelted 탑승자 보호
    • Airbag에 의해 유발될 수 있는 Small Size Occupant의 상해위험 최소화



    　Phase-In

    • 2002.9.1 ~ 2003.9.1 (MY2003) : 25% 이상
    • 2003.9.1 ~ 2004.9.1 (MY2004) : 40% 이상
    • 2004.9.1 ~ 2005.9.1 (MY2005) : 70% 이상
    • 2005.9.1 ~ (MY2006) : 100%




    　Final Rule발표 예정일 : End of 1999




    　NPRM의 추가된 사항

    • Test Dummy
      1. 12-month-old CRABI (Crash Restraints Air Bag Interaction)
      2. 3-year-old children (Hybrid III)
      3. 6-year-old children (Hybrid III)
      4. 5th percentile adult females (Hybrid III)
    • Dynamic Crash Test
      1. 30mph Rigid Barrier Test Using 5th female dummy
      2. 25mph Offset Deformable Barrier Test Using 5th female dummy
    • Airbag에 의해 유발될 수 있는 상해를 최소화하기 위한 Test 추가
      1. Suppression (Presence)
      2. Suppression (Out-Of-Position)
      3. Low Risk Deployment
      4. Dynamic OOP Test
    • New Injury Criteria
      1. Improved Neck Injury Criterion (Nij)
      2. Combined Thoracic Index (CTI)



    　Airbag Induced Injury를 줄이기 위한 NHTSA의 해법

    • Interim Solution
      1. Unbelted Sled Test Option (Depower)
      2. Manual On-Off Switches for Passenger Airbag
      3. Improved Labeling
    • Longer-term Solution : Advanced Airbag System Technology
      1. OOP 탑승자의 상해를 최소화 또는 완전 제거
      2. 다양한 크기와 Belted/Unbelted 탑승자의 보호능력 향상

　

 

2. New Test Requirement

 

　다양한 크기와 Belted/Unbelted 탑승자 보호를 향상시키기 위한 시험

 

    Fig.1에서 볼 수 있는 것처럼, 50%ile Dummy를 이용한 Unbelted/Belted 30mph rigid barrier test외에, 5%ile Female Dummy를 이용한 Unbelted/Belted 30mph rigid barrier test와 25mph 40% offset frontal deformable barrier test가 추가되었음을 알 수 있는 데, 이는 작은 성인 탑승자의 보호능력을 향상시키기 위한 것이다.


    또한, 50%ile 30mph Barrier Test의 경우도, Interim final rule로 채택되었던 Dynamic Sled Test Option대신 이전의 Full Crash Test를 사용함을 알 수 있다.


    그러나, 2001년 9월 1일에 종료하기로 하였던 Dynamic Sled Test Option은 Advanced Airbag Final Rule에 의해 변경될 때까지 유지되도록 변경되었다.(NHTSA Reauthorization Act of 1998)

    　




    1. 30mph Rigid Barrier Test using 5th Percentile Female Dummy 50%ile Dummy를 이용한 30mph Rigid Barrier Test와 거의 동일하며, 5%ile을 이용하기 때문에 Seating Position을 Fully Forward Position으로 한다는 차이가 있다.

       

    2. 25mph Offset Deformable Barrier Test using 5th Percentile Female Dummy


      Airbag Induced Injury가 발생하는 주된 원인은 “Soft Crash Pulse”에서 late firing이 일어나기 때문이다. 이러한, Softer, Longer duration crash pulse를 재연하기 위한 시험으로 선택된 것이 40% Offset Deformable Barrier Test이다. 이 시험은 25mph(40km/h)이하의 속도에서 수행되며, 30mph rigid barrier test와 동일한 Dummy Position과 Injury Criteria를 사용한다.

　Infant, Children 및 작은 탑승자의 상해를 최소화시키기 위한 시험


 

    Fig.2는 탑승자가 Airbag에 가까이 있는 상황에서 Airbag이 전개될 때 상해를 최소화하기 위하여 요구되는 시험들이다.


　

    NHTSA에서 이처럼 다양한 Option을 제시하는 이유는 Advanced Airbag을 개발하는데 다양한 기술로 접근할 수 있도록 허용하기 위한 것이다.　


     

  • Safety of Infants


    Rear Facing Seat에 앉아 있는 유아의 경우, 머리가 Airbag에 매우 가까이 놓이기 때문에 Airbag 전개시 상해 또는 사망의 위험이 매우 크다. 따라서, 다음과 같은 두개의 Option중 하나이상을 선택하여야 한다.    　



    1. Automatic Airbag Suppression Option (Presence)
    • 12-month CRABI in Rear Facing Child Restraint를 이용하여, 여러 차례 Static test를 하는 동안, Airbag이 Deactivate되어야 한다.
    • Rough Road 상태에서도 Test를 수행한다. (Weight Sensor를 이용할 경우, Rough Road에서 오작동할 가능성이 있기 때문)
    • Airbag이 잘못 Deactivate되는 경우에 대비하여, 5%ile을 이용하여 확인 test를 수행한다.
    • Telltale Light를 IP에 장착하여 Deactivation상태임을 표시하여야 한다.

Deactivation

Static Test (Unbelted)

Static Test (Belted)

Rough Road

　

  • Any seat position
  1. Standard sitting position
  2. Front facing
  3. Driver facing
  4. Passenger door facing
  5. 5inch forward from standard position and facing driver
  6. 5inch forward from standard position and facing passenger

　

  • Any seat position
  1. Rear Facing Child Seat

　

  • Belted seating position
  • Washboard or Dips surface
  • at the speed of 25mph
  • any distance between 0.2km and 0.4km

　

Activation

Static Test

Rough Road

　

  • At any seat position
  • 5%ile female dummy standard sitting position

　

  • 5%ile female dummy standard sitting position
  • Washboard or Dips surface
  • At the speed of 25mph
  • Any distance between 0.2km and 0.4km
 
    1. Low-risk Deployment Option
    • Rear facing child seat의 belted condition에서 12-month CRABI dummy를 이용하여 Test를 수행할 경우 아래의 Injury Criteria를 만족하여야 한다.
    • Multistage Inflator를 사용할 경우, 임의의 Stage로 전개시킨다.
    • Nij = (Fz/Fzc) + (My/Myc)


        단, Fzc와 Myc는 Critical Value


          (자세한 사항은 3. New Injury Criteria참조)　

Dummy Position

Injury Criteria

　

  • Fully forward and highest seat position
  • Any seat back angle
  • Belted condition
  • Rear facing

HIC

660

Nij (Alternative 1)

1.4 and 1.0

Neck Fx, Fz and My (Alternative 2)

3장 참조

Chest g’s (3ms)

40g



 
  • Safety of 3-year-old

 

    안전벨트를 메지 않은 어린이의 경우, 사고 전 급브레이크(Pre-crash braking)에 의해 Airbag쪽으로 이동하기 쉽다. 따라서, NHTSA는 3YO Child dummy와 6YO Child dummy를 이용하여, 다음과 같은 4개의 Option중 하나이상의 Test를 선택하도록 제안하고 있다. 또한, NHTSA는 3YO Child나 6YO Child의 특성이 유사함에도 불구하고, 각각의 Dummy에 대한 규제를 별도로 하는 이유를 Airbag 개발시 각각 다른 Option을 취할 수 있도록 하여, 개발의 유연성을 높여주기 위한 것이라고 밝혔다.

    　

  1. Automatic Airbag Suppression Option (Presence)
  • Hybrid III 3YO Dummy를 이용하여, 여러 차례 Static and Rough Road test를 수행하는 동안, Airbag이 Deactivate되어야 한다.
  • Belted position과 16가지의 Unbelted position제시
  • Airbag이 잘못 Deactivate되는 경우에 대비하여, 5%ile을 이용하여 확인 test를 수행한다.
  • Telltale Light를 IP에 장착하여 Deactivation상태임을 표시하여야 한다.

Deactivation

Static Test (Unbelted)

Static Test (Belted)

Rough Road

　

  • Without using a forward facing child seat
  1. Seating on seat with back against seat
  2. Seating on seat with back not against seat
  3. Sitting on seat edge with hands on the IP
  4. Sitting on seat edge, spine vertical, hands by dummy’s side
  5. Sitting back in the seat and leaning on the right front passenger door.
  6. Standing on seat, facing forward
  7. Standing on seat, facing rearward
  8. Kneeling on seat, facing forward
  9. Kneeling on seat, facing rearward
  10. Standing on floor
  11. Lying on seat
  12. Low risk deployment position 1
  13. Low risk deployment position 2
  14. Sitting on seat edge, head contacting the mid-face of the IP
  15. Kneeling on the floor
  16. Sitting on seat edge, head contacting the lower-face of the IP

　

  • At any seat position
  • Using forward facing child seat or booster seat

　

  • Without changing the position of the vehicle seat or the dummy
  • Washboard or Dips surface
  • at the speed of 25mph
  • any distance between 0.2km and 0.4km



  1. Activation

Static Test

Rough Road

　

  • At any seat position
  • 5%ile female dummy standard sitting position

　

　

  • 5%ile female dummy standard sitting position
  • Washboard or Dips surface
  • At the speed of 25mph
  • Any distance between 0.2km and 0.4km


 
      1. Out-Of-Position Suppression
      • Presence Automatic Suppression과 다른 시험방법 사용
      • Pre-crash braking에서 앞으로 쏠려 나오는 탑승자를 모사하는 장치가 필요함 (2.3 OOP Occupant Simulator 참조)
      • OOP Occupant Simulator가 Automatic Suppression Plane(ASP)를 통과한 후, 10ms안에 Deactivation되고, Telltale light에 표시
      • 임의의 Position을 취하고 있는 Hybrid III 3YO Child Dummy Head, Neck 및 Torso의 모든 부위가 ASP에 접하거나 뒤에 있을 때, Airbag이 전개되었을 경우 3YO Child Dummy의 Injury Criteria를 만족시켜야 한다.

    　

      1. Low-risk Deployment Option
      • Hybrid III 3YO Dummy를 Fig.3의 Position 1 또는 Position 2로 둔다.
        • Position 1 : Spine Upright and Abdomen on IP
        • Position 2 : Head on IP
      • Multistage Inflator를 사용할 경우, 다음의 조건으로 충돌하였을 때, 사용되는 Stage로 전개시킨다.
        • Rigid Barrier Test : Fixed Rigid Barrier ( 0±30°)에 20mph(32km/h)의 속도로 충돌
        • Offset Frontal Deformable Barrier Test : Fixed Offset Deformable Barrier에 20mph의 속도로 충돌
        • Pole Test : Fixed cylindrical pole(D: 10±0.6 in.)에 20mph의 속도로 충돌



           

                 ● CTI = (Amax/Aint) + (Dmax/Dint)

                        단, Aint와 Dint는 intercept value

                              (자세한 사항은 3. New Injury Criteria 참조)

      • Nij = (Fz/Fzc) + (My/Myc)

          단, Fzc와 Myc는 Critical Value

            (자세한 사항은 3. New Injury Criteria 참조)

            　

Dummy Position

Injury Criteria

  • Position 1

    : Spine upright and Abdomen on IP

  • Position 2

    : Head on IP

HIC

900

Nij (Alternative 1)

1.4 and 1.0

Neck Fx, Fz and My (Alternative 2)

3장 참조

CTI (Alternative 1)

1.0

Chest g’s (3ms) (Alternative 2)

50g

Chest Deflection (Alternative 2)

1.7 in (42mm)

　
      1. Dynamic OOP Test Option : 2.4 Dynamic Out-Of-Position Test 참조
        　
  • Safety of 6-year-old

    3-year-old child dummy의 경우와 거의 유사하지만, Airbag 개발시 각각 다른 Option을 취할 수 있게 하기 위하여 별도의 요건으로 제시하고 있다.

      　

    1. Automatic Airbag Suppression Option (Presence)
    • Hybrid III 6YO Dummy를 이용하여Test를 수행하며, 다음의 예외를 제외하면 3YO와 거의 유사.
    • 34pound용 Child Seat대신, 52pound용 Child Seat를 이용

            3YO Dummy Weight : 34.09 (lbs.)

            6YO Dummy Weight : 51.62 (lbs.)

    • 예외

      : Unbelted Position 중 f), g), h), i), j), k), l), m)은 사용하지 않음

      : Unbelted Position o)의 H-point위치와 Spine각도가 6YO에 적합하게 변경됨　

      1. Out-Of-Position Suppression
      • 2.3 OOP Occupant Simulator 참조
      1. Low-risk Deployment Option
      • Hybrid III 3YO Dummy를 Fig.3의 Position 1 또는 Position 2과 거의 유사하나, lower leg, spine angle등이 다름　
  1. Dummy Position

Injury Criteria

　

  • Position 1

: Spine upright and Abdomen on IP

  • Position 2

    : Head on IP

HIC

1000

Nij (Alternative 1)

1.4 and 1.0

Neck Fx, Fz and My (Alternative 2)

3장 참조

CTI (Alternative 1)

1.0

Chest g’s (3ms) (Alternative 2)

60g

Chest Deflection (Alternative 2)

1.9 in (47mm)

　
      1. Dynamic OOP Test Option
      • 2.4 Dynamic Out-Of-Position Test 참조
        　
  • Safety of small teenage and adult drivers


    Hybrid III 5    th percentile female dummy를 사용하며, Automatic Suppression Option(Presence)을 제외한 나머지 3 Option중 하나 이상을 선택하여야 한다.

      　

    1. Out-Of-Position Suppression
    • Deactivation/Activation　
  1. Deactivation

OOP Simulator Test

Static Test

  • 　 2.3 OOP Occupant Simulator 참조
  • Driver Position 1 (Fig.4 참조)

    : Bottom chin on the top of the air bag module cover

  • Driver Position 2 (Fig.4 참조)

    : The center of the chin contact with the s/wheel upper rim

 

  1. Activation

Static Test

  • At any seat position
  • 5%ile female dummy and 50%ile male dummy in any of the following positions:
  1. Standard position, to the extent possible with the any seat position
  2. Same as a), except right arm is gripped to the s/wheel at any position
  3. Same as a), except left arm is gripped to the s/wheel at any position
  4. Same as a), except right/left arms are gripped to the s/wheel at any position
 

    1. Low-risk Deployment Option　
  1. Dummy Position

Injury Criteria

  • Driver Position 1

    : Bottom chin on the top of the air bag module cover

  • Driver Position 2

    : The center of the chin contact with the s/wheel upper rim

HIC

1000

Nij (Alternative 1)

1.4 and 1.0

Neck Fx, Fz & My (Alternative 2)

3장 참조

CTI (Alternative 1)

1.0

Chest g’s (3ms) (Alternative 2)

60g

Chest Deflection (Alternative 2)

2.5 in (62mm)

Femur Load

6805N (1530lbf)

　
      1. Dynamic OOP Test Option

      : 2.4 Dynamic Out-Of-Position Test 참조

      　

  • Out-Of-Position Occupant Simulator


    OOP 탑승자를 모사하기 위한 OOP Occupant Simulator(OOPOS)는 직경 165mm(6.5inch)±5mm(0.2inch)의 반구를 이용하며, 최대 11km/h (7mph)의 속도로 Automatic Suppression Plane(ASP)에 접근할 수 있어야 한다.


    OOPOS Headform에는 다른 instrumentation을 부착할 필요가 없으며, 차량 내부와 접촉하지도 않는다.


    NHTSA는 Headform의 mass를 규제하지 않았는데, 이는 Simulator 구현방식에 최대한의 유연성을 제공하기 위한 것이다.

    　

    1. Performance Criteria
    • Passenger Side
    • 아래에 설명된 Aiming Zone대해 수 차례의 Test를 수행할 때, OOPOS의 임의의 한 부분이 ASP를 통과한 후 10ms이내에 Airbag이 Deactivation되고, Telltale Light에 표시되어야 한다.
    • 임의의 Position을 취하고 있는 Hybrid III 3YO Child Dummy Head, Neck 및 Torso의 모든 부위가 ASP에 접하거나 뒤에 있을 때, Airbag이 전개되었을 경우 3YO Child Dummy의 Injury Criteria를 만족시켜야 한다.
    • Multistage Inflator 사용시, 임의 firing stage
    • Driver Side
    • 아래에 설명된 Aiming Zone대해 수 차례의 Test를 수행할 때, OOPOS의 임의의 한 부분이 ASP를 통과한 후 10ms이내에 Airbag이 Deactivation되고, Telltale Light에 표시되어야 한다.
    • 임의의 Position을 취하고 있는 Hybrid III 5%ile Female Dummy Head, Neck 및 Torso의 모든 부위가 ASP에 접하거나 뒤에 있을 때, Airbag이 전개되었을 경우 3YO Child Dummy의 Injury Criteria를 만족시켜야 한다.
    • Multistage Inflator 사용시, 임의 firing stage
      　
    1. Automatic Suppression Plane
    • Passenger Side
    • Airbag이 전개되었을 때, Hybrid III 3YO child dummy의 상해치를 만족시킬 수 있으면서 A/Bag에 가장 가까운 지점을 지나는 수직면.
    • Driver Side
    • Airbag이 전개되었을 때, Hybrid III 5%ile female dummy의 상해치를 만족시킬 수 있으면서 A/Bag에 가장 가까운 지점을 지나고, S/Wheel rim에 평행한 면.

    1. Occupant Simulator Aiming Zone


    2. Occupant Simulator Aiming Zone은 다음의 절차에 의해 정의된다.　

 

    • Passenger Side : Occupant Simulator의 Target Zone은 Fig.5의 Circle T의 내부영역 중에서 Plane 1과 ASP의 교차선 보다 높은 위치에 있는 영역이다.
    • Driver Side : Occupant Simulator의 Target Zone은 Fig.6의 Circle U의 내부영역 중에서 Plane 2와 ASP의 교차선 보다 높은 위치에 있는 영역이다.

      　
    1. Test Configuration

    2. OOPOS의 Headform은 Aiming Zone내부의 임의 점을 향할 수 있는 방향을 따라 가이드되고, ASP를 통과한다.

        　

        　

    • Dynamic Out-Of-Position Test


       
    1. Test Procedure
    • Rigid Barrier에 수직으로 충돌
    • Driver side occupant
    • 5th percentile female dummy (Unbelted)
    • 두 장의 low friction material(60x60cm이상)을 Seat에 깐 후, Standard position으로 앉힌다.
    • Passenger side occupant
    • Hybrid III 3YO child dummy (Unbelted)

      : 두 장의 low friction material(60x60cm이상)을 Seat에 깐 후, 아래의 자세로 3YO dummy을 앉힌다.

      : Lower leg가 seat의 앞면에 닿고, Upper spine torso가 vertical인 자세로 앉힘

      : Seat position을 fully forward 또는 Head or Torso가 ASP에서 300mm 떨어진 위치에 둠.

       

    • Hybrid III 6YO child dummy (Unbelted)

      : 두 장의 low friction material(60x60cm이상)을 Seat에 깐 후, 아래의 자세로 6YO dummy을 앉힌다.

      : Lower leg가 seat의 앞면에 닿고, Upper spine torso가 vertical에서 앞쪽으로 6±2°인 자세로 앉힘

      : Seat position을 fully forward 또는 Head or Torso가 ASP에서 300mm 떨어진 위치에 둠.

          　

    • Deceleration
    • 32km/h(20mph)의 속도로 가속한 후, 24±2km/h(15±1mph)로 감속한 후 Barrier에 충돌한다. 감속은 Barrier로부터 2.1±0.2m(7±0.66ft) 떨어진 위치에서 시작된다.
    • Barrier와 접촉하기 전, 차량의 Deceleration은 0.8±0.3g이다. 

　
New Injury Criteria




　Combined Thoracic Index (CTI)

    Chest deflection과 acceleration을 별도로 규제하던 기존의 Injury Criteria에서 얻지 못했던 복합된 효과를 고려하기 위한 것으로, 두 parameter를 아래의 식과 같이 linear combination한 것이다.


    CTI = (Amax/Aint) + (Dmax/Dint)


    where, Amax : 3ms maximum value of the resultant spine acceleration


    Aint : Spine acceleration intercept value (Table 1. 참조)


    Dmax : Maximum chest deflection


    Dint : Sternal deflection intercept value (Table 1. 참조)


    CTI는 흉부 가속도가 매우 낮을 때, 흉부 변형량이 기준치(예를 들어, H3 50%ile은 3inches)를 초과하는 경우와 흉부 변형량이 작을 때, 흉부 가속도가 기준치(예를 들어, H3 50%ile은 60g)를 초과하는 것을 허용한다.


    이와 관련하여, NHTSA는 흉부 변형량의 현재 기준치인 3inch는 Hybrid III 50%ile dummy의 측정 한계치에 가까우며, 낮은 흉부 변형량에서 60g이상의 흉부가속도를 가지는 Cadaver data는 없다고 밝혔다.


    그러나, 두 번째 대안으로 흉부 가속도와 변형량을 별도로 규제하는 기존의 Injury Criteria도 고려하고 있다.


　Improved Neck Injury Criteria (Nij)


    기존의 Temporary Sled Test Alternative에서 사용하던 Fx, Fz 및 My의 독립된 규제는 Neck에 걸리는 Load와 Moment가 중첩되는 경우를 평가하지 못하는 단점이 있다. 이에 NHTSA는 이러한 효과를 고려할 수 있는 새로운 Neck Injury Criteria, Nij를 아래 식과 같이 제안하였다.


      Nij = (Fz/Fzc) +(My/Myc)


      where, Fzc와 Myc는 critical value (Table 1. 참조)

      　

    Nij의 기준치로 1.4와 1.0을 고려 중인데, Nij=1.0은 Biomechanical data을 사용하여 얻어진 critical value를 반영한 것이다. 그러나, NHTSA는 실용성(특히, 5%ile Female을 사용한 시험에 대해) 및 Biomechanical data와 real-world의 Correlation을 고려할 때, Nij=1.4가 더 적합한 Performance Limit라고 생각하고 있다.


    Nij에는 NTE(Tension-Extension), NTF(Tension-Flexion), NCE(Compression-Extension), NCF(Compression-Flexion)가 있으며, Force는 CFC 1000으로 Filter되고, Moment는 CFC 600으로 Filter된다.


    NTE와 NTF를 계산할 때, 모든 Compressive Force는 0으로 두며, NCE와 NCF를 계산할 때는 모든 Tensile Force를 0으로 둔다. 마찬가지 방법으로, Flexion Moment를 0으로 두고, NTE와 NCE를 구하고, Extension Moment를 0으로 두고, NTF와 NCF를 구할 수 있다.

　

Table 1. Summary of Injury Criteria

HIII 50%ile

HIII 5%ile

HIII 6YO

HIII 3YO

12M CRABI

HIC

1000

1000

1000

900

660

Neck Criteria

Alternative 1

Nij

1.0 / 1.4

1.0 / 1.4

1.0 / 1.4

1.0 / 1.4

1.0 / 1.4

Critical Value

Fzc Tens. (N)

3600

3200

2900

2500

2200

Fzc Comp. (N)

3600

3200

2900

2500

2200

Myc Flex. (Nm)

410

210

125

100

85

Myc Ext. (Nm)

125

60

40

30

25

Alternative 2

Axial Tens. (N)

3300

2080

1490

1270

1150

Axial Comp. (N)

4000

2520

1800

1540

1390

Fore/Aft Shear (N)

3100

1950

1400

1200

1080

Flex. Moment (Nm)

190

95

57

46

39

Ext. Moment (Nm)

57

28

17

14

12

Thoracic Criteria

Alternative 1

CTI

1.0

1.0

1.0

1.0

1.0

Intercept Value

Aint (g's)

85

85

85

70

N/A

Dint (mm)

102

83

63

57

N/A

Alternative 2

Chest Accel. 3ms (g's)

60

60

60

50

40

Chest Deflection (mm)

76

62

47

42

N/A

Femur Load (N)

10000

6805

N/A

N/A

N/A

 

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