KR100230483B1 - 자동차 수리용 받침대 - Google Patents

Abstract

자동차용 받침대가 배면벽, 한 쌍의 측부벽 그리고 전면벽으로 이루어지는 외부 구조를 갖는 일체형 받침대로 구성된다. 상기 전면은 상부 평면까지 기울어져 있는 경사면을 가지며, 상기 받침대는 배면벽과 측부벽들 그리고 전면의 경사면까지 구성된 벌집 구조를 갖는 내부 구조를 갖는다. 상기 받침대는 정격 하중을 지탱하기에 충분한 인장 강도를 갖는 발포형 중합체로 만들어진다.

Description

자동차 수리용 받침대

현재, 차를 일시적으로 높은 위치에 올려놓고 지지하기 위한 다양한 장치들이 시중에서 유통되고 있다. 많은 장치들은 차를 수리하는데 사용된다. 상기 장치들 중 가장 일반적인 것은 유압 잭, 잭스텐드, 그리고 차량이 진행해서 올라서야 하는 받침대(ramp)가 있다. 잭은 차랑 아래에 작업 공간을 만들기 위해 차를 들어올리며, 잭 스텐드는 들어올려진 자동차를 지탱한다. 받침대는 자동차를 들어 올리고 지지하는 것 모두를 할 수 있는 장치이다. 아마도 가장 호감가는 장치가 자동차 받침대인데 그 이유는 그들의 탁월한 안정성 때문이다. 대부분의 경우, 상기 장치들은 강철 또는 어떤 경우에는 나무로 만들어 지는데, 그것은 필요한 강도를 최고로 하기 위해서 이다. 종래기술에서의 받침대(ramp)들은 불안정하며 그리고 자동차가 진행하여 받침대위로 올라서는 동안 자동차로부터 멀어지면서 기울어지는 경향이 있는 것으로 나타났다. 상기 이동은 종래기술에서의 받침대가 좁은 지지대를 가지고 있어 바닥과 접촉을 이루는 면이 상대적으로 작기 때문에 발생한다. 금속받침대들에서는 금속 받침대가 그들 자신에 적용되는 힘을 고르게 분산시키지 않아 접촉면으로 들어가기 때문에 아스팔트 또는 다른 접촉면을 손상시킨다고 알려져 있다. 현재 사용되는 금속 받침대에는 아스팔트 위에서 사용하지 말라는 지시 사항이 있는데 그것은 아스팔트가 뾰족한 금속 모서리에 너무 약하기 때문이다. 또한, 금속 받침대의 금속 측면은 상기 받침대가 접지면 위에서 미끄러지거나 접지면을 뚫고 들어가는 경우에 측면에서 옆으로 작용하는 힘을 받을 수 있으며, 금속은 압축력에는 강하나 휨력에 대한 저항성은 약하기 때문에 결국 상기의 측면 작용력에 의해 휘게 되어 받침대가 무너져 버리게 될 것이다.

문제점에 대한 해결책이 1991. 7. 23일 발표된 미국 특허 5,033,146에 나타나 있다. 상기 특허에서는 상기 구조의 길이 및 폭을 통해서 종방향 및 수평방향으로 뻗쳐지며 수직 방향으로 가로질러 있는 잠금 부재가 측면에서 측면으로 그리고 앞쪽에서 뒤쪽까지의 지지 작용을 제공하도록 구성된 경량이며 고강도를 갖는 자동차용 받침대가 설명되어 있다. 상기 구조는 선박용 합판(marine grade plywood)과 같은 압축목으로 만들어진다. 또한, 고강도의 플라스틱 콤파운드가 자동차용 받침대를 형성하기 위해 사용될 수도 있다.

상기 특허 5,033,146에서는 완전한 받침대를 형성하기 위해서 다양한 조각들이 서로 맞추어지고 측면에 그리고 후면벽에 부착되어져 벌집 구조를 형성한다. 상기 형태의 초기 생산물들은 상기에서 설명되었듯 나무로 만들어졌으며, 상기의 초기형태의 받침대가 편리성에 있어서 매일 사용되기에 가장 적합한 것으로 판명됐다. 상기의 형태를 나무에서 플라스틱으로 변형하려는 시도에는 많은 어려움들이 있었다. 상기 노력에서 값비싼 공학용 플라스틱 수지(resin)를 사용하기까지 했었다. 상기 받침대를 주조에 의한 방법으로 생산하려한 시도는 전체적으로 비현실적인 생산 방법 및 재료 그리고 설계에 있어서의 변형을 초래했다. 그런 이유로 해서 상기 특허에서 제시된 고강도 플라스틱 콤파운드로부터 자동차용 받침대를 만들려했던 상기 노력은 전체적으로 실패했다.

다른 어려움들이 플라스틱 받침대의 제조 및 판매 과정에서 나타났다. 프레스작업에 의한 금속재는 사용이 용이하며 값이 매우 싸다. 따라서 플라스틱 받침대가 금속 받침대보다 좀더 비싸다. 게다가 플라스틱은 변형이 발생하는 플라스틱에만 독특한 크립(creep)이라는 문제점을 가지고 있어서, 하중이 계속 작용되는 경우 중합체 구조의 변형이 발생한다. 이러한 문제점은 목재나 금속 재질의 받침대에서는 거의 발생하지 않는다.

따라서 상기 발명의 목적은 적어도 어떤 하중까지는 크립(creep)이라는 본질적인 문제점을 갖지 않는 자동차용 받침대를 생산하는 것이다.

또 다른 상기 발명의 목적은, 값이 싼 재질로 상기 자동차용 받침대를 제작하는 것이다.

다른 목적들이 계속해서 제시될 것이다.

상기 발명은 자동차용 받침대에 관한 것이다. 좀더 상세히 말하면, 상기 발명은 자동차의 하부에 접근할 수 있도록 하기 위해 자동차가 올라서서 지지되는 휴대용 받침대에 관한 것이다.

상기 발명의 이미 제시된 목적 및 또 다른 목적과 상기 발명의 실행 및 구조의 상세한 설명 및 다양한 형태들이 첨부된 도면들을 참조해서 좀더 상세하게 나타날 것이다.

제1도는 상기 발명의 선호되는 실시예를 전면 측부에서 바라본 투시도.

제2도는 제1도에 나타난 실시예를 바닥에서 내부를 바라본 투시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 받침대 11 : 측부벽

13 : 배면벽 15 : 경사면

17 : 상부평면 18 : 돌출부

19 : 손잡이 21 : 받침대 내부

23 : 종방향벽 25 : 횡방향벽

상기 발명의 이미 제시된 목적 및 또 다른 목적들이 다음의 방법에 의해서 달성될 수 있다. 특히 인장 강도가 적어도 500psi이상이고 압축 강도 또한 500psi이상인 발포형 중합체로 형성되는 개선된 자동차용 받침대가 상가 발명에 의해 제조될 수 있다. 상기 받침대는 구조적으로 일체형이며, 주조에 의해서 형성되고, 그리고 외부 구조는 배면벽과 한 쌍의 측부벽을 갖는다. 그리고 전면의 구조는 상부면까지 높아지도록 기울어져 있는 경사면을 전면에 갖는다. 상기 받침대는 또한 배면벽과 측부벽 및 전면의 경사면 사이에 돌출되어 형성된 지지를 위한 벌집 모양의 지지벽을 내부에 갖는다.

상기의 지지벽들은 벌집을 형성하는 다수의 벽들로 이루어진다. 선호되는 형태는 종방향으로 놓여지는 벽들이 받침대의 측부벽과 평행하게 놓여지는 사각형의 구조이다. 또 다른 유용한 형태는 원형, 알모양(ovoid) 그리고 다이아몬드 형태와 같은 다각형들이 있다.

발포형 중합체들이 상기 발명의 받침대를 위한 재료로 사용될 수 있다. 상기 재료의 예로는, 고밀도 폴리에틸렌, 폴리우레탄(polyurethane)폴리페닐렌 옥시드(polyphenylene oxide), 폴리탄산에스테르(polycarbonate), 열가소성 폴리에스터(thermoplastic polyesters), 폴리프로필렌(polyporpylen), 고밀도 폴리스티렌(polystyrene), 폴리염화비닐(polyvinyl chloride)등이 있다. 이들 중에서 상기 발명에는 고밀도 폴리에틸렌이 적당하다.

상기 발명에 따르는 받침대(10)가 도면번호 10으로 표시되어 나타나 있다. 상기의 일체형 받침대는 한 쌍의 측부벽(11)과 배면벽(13)을 갖는다. 상기 받침대의 전면은 위를 향해 기울어진 경사 및(15)과 최상부에 위치하는 상부평면(17)을 가지고 있으며 상기 상부평면(17)위에 자동차가 정지되어 있게 된다. 이탈 방지용 돌출부(18)가 자동차의 위치 지정을 위해 갖추어져 있으며 이동 및 위치 지정을 용이하게 하기 위한 손잡이(19) 또한 갖추어져 있다. 제2도에는 받침대 내부(21)가 나타나 있으며, 벌집형 구조가 배면벽(13)과 전면벽(15) 사이에서는 종방향 벽(23)으로 양측부벽(11)에는 횡방향 벽(25)에 의해 형성되어 있다. 상기의 종방향 벽(23)들과 횡방향 벽(25)들은 측부벽(11), 배면벽(13) 그리고 전면의 경사면(15)의 바닥들이 바닥의 면과 맞닿는 것처럼 바닥에 접촉하도록 내부의 종방향 벽(23) 및 횡방향 벽(25)들이 구성 받침대의 내부(21)에 벌집형으로 구성되어 있다. 받침대의 전체면이 바닥과 접촉함으로써 작용되는 하중이 고르게 그리고 효과적으로 분산되며, 상기의 하중 분산은 받침대를 바닥에 확실히 접촉시켜서 자동차가 받침대 위로 올라갈 때, 받침대가 이동되는 것을 방지한다.

명백히 밝혀지겠지만, 내부의 종방향 및 횡방향 벽(23,25)들은 곡선, 알형(ovoid), 원형, 또는 다이아몬드형과 같은 다각형으로 벌집 모양이 구성될 수 있다. 상기 받침대가 주조로 제작되기 때문에 경제적인 측면에서 제2도에서 보여지는 규칙적인 형태가 가장 현실적이다. 그렇지만, 다른 형태들도 상기 발명의 범위에 속한다. 내부의 종방향 및 횡방향 벽(23,25)들은 자동차가 상부평면(17)위로 올라감에 따라 자동차의 중량에 의한 압력을 받게 된다. 게다가, 모든 벽들은 벌집 구조를 통해 하중이 전달됨으로써 인장 비틀림력 또한 받게 되기 때문에, 상기의 인장 강도 및 압축 강도는 상업성에 있어서 유효하고 효과적인 기능을 제공할 수 있도록 설계 상에 고려되어져야 할 가장 중요한 요소들이다. 따라서, 상기의 균일한 발포형 중합체들은 적어도 500psi 이상이어야 하며 가급적이면 1200psi의 인장 강도와 적어도 500psi 이상이어야 하며 가급적이며 1800psi인 압축 강도를 갖는 것이 좋다. 어떤 경우에서든, 인장 강도 및 압축 강도의 값은 받침대가 수용할 수 있는 하중을 지탱할 수 있도록 충분히 큰 값을 가져야 한다.

상기에서 언급되었듯이 다수의 균일한 발포형 중합체들이 상기 발명의 재료로 사용될 수 있다. 상기 재료들로는 고밀도 폴리에틸렌, 폴리페닐렌 옥사이드, 폴리탄산 에스테르, 열 가소성 폴리에스터, 폴리프로필렌, 고밀도 폴리스티렌, 폴리염화비닐, 폴리우레탄 등과 같은 것들이 있으나 그 중에서도 고밀도 폴리에틸렌이 가장 적합하다.

열가소성 플라스틱과 열경화성 플라스틱 모두가 구조적인 발포를 형성하기 위해서 사용될 수 있다. 균일한 발포형 중합체의 형성은 많은 다양한 과정에 의해서 이루어질 수 있는데 이 과정들은 세 종류로 분류될 수 있다. 상기의 종류들은 저압방법, 고압 방법 및 수정 주조법(modified molding methods)이다. 상기 가정들 중 "압력"이라는 말은 주형틀 내에서 용융되는 공동내의 압력을 말하는 것이지 집게의 압력이나 주입 압력을 말하는 것이 아니다. 저압 발포형성은 열가소성 플라스틱에 사용되는 처리과정을 말하며, 발포제(blowing agent) 및 주형 장치는 팽창되는 수지로 주형의 공동을 채우도록 설계된다. 상기의 결과로 거품이 발생되며, 소용돌이 면을 갖는 주형 플라스틱의 부분이 표피와 주형면 사이에서 포획된 가스에 의해 형성된다. 고압 구조 발포처리 과정은 플라스틱에 발포제를 혼합 시킨 후 고압 주입 주조와 같이 고압을 사용해서 주형을 채움으로써 이루어진다. 주조의 한부분에서 유압적인 팽창이 발포제로 하여금 세포형의 중심 구조를 형성하고 발포형 구조를 만들도록 한다. 세 번째 종류인, 수정된 주조법은 보조 주입 또는 샌드위치 주조, 역압 주조 같은 처리과정을 종합해서 행해지는 방법이다. 만일 주조의 마지막 생산물이 상기에서 요구되는 적어도 500psi이상이며 가급적이면 1200psi정도의 인장 강도와 적어도 500psi이상이며 가급적이면 1800psi의 압축 강도를 갖기만 하면 주조에서 발포 구조를 만들기 위한 종래의 어떤 주조 방법도 상기 발명에 사용될 수 있다.

상기 발명의 다른 유용성을 나타내기 위해서, 상기 발명에 따라 제작된 받침대에 실험들이 행해졌다. 상기 받침대 샘플을 가지고 수행된 시험의 결과는 매우 우수했다.

수행된 첫 번째 시험은 인장강도가 1310psi이고 압축 강도가 1840psi인 고밀도 폴리에틸렌으로 만들어진 받침대의 정격 하중 용량을 결정하는 것이었다. 유압 실린더가 하중용 프레임에 수직으로 위치하며 하중셀(load cell)이 실린더의 피스톤에 부착되어 있다. 하나의 받침대가 실린더 아래에 놓여지고 강철 패드가 상기 받침대에 접촉하도록 낮추어진다. 상기 패드는 받침대에 중심이 맞추어지며, 받침대가 부서질 때까지 하중이 점점 증가된다. 상기 실험의 결과로 상기 받침대는 26,090파운드의 하중에서 영구적으로 파괴되는 것으로 밝혀졌다. 이 값은 매우 높은 값이며, 상기 발명에 따르는 받침대 한 쌍이 총 중량 104,000파운드의 자동차를 지지할 수 있다는 것을 의미한다. 견딜 수 있는 총 실험 하중의 1/8 또는 한 쌍당 12,000파운드의 총 차량 무게를 갖는 경우, 탁월한 제품으로 인정된다. 상기의 정격 용량은 현재 시중에서 유통되는 종래의 금속 받침대의 강도에 비해 두 배의 강도를 갖는다. 게다가, 설계 상에서 1:8의 안전성을 가지며, 상기 안정성을 금속받침대와 비교할 때 상기 발명에 따르는 받침대의 용량보다 21/2만큼 적은 용량에서 파괴되게 된다.

많은 사용자들이 받침대위의 적당한 위치에 차량을 정확하게 올려놓지 못할 것이므로, 두 번째 시험은 중심을 벗어난 부분에서 견딜 수 있는 하중을 결정하기 위해 수행되었다. 상기에서 설명된 동일 시험 장치를 사용했으나 받침대에 작용되는 하중은 상부면의 한쪽으로 치우쳐진 면에 적용되었으며, 그렇게 해서 실제적으로 모든 힘이 한쪽 측면으로 치우치게 작용했다. 상기 하중은 다시 받침대가 파괴될 때까지 조금씩 증가되었으며, 이번 경우에는 21,660파운드의 하중에서 파괴되었으며, 상기 받침대가 잘못 사용되는 경우에서도 받침대 자신의 정격 용량을 크게 넘어서는 안정성을 갖는 것으로 판명됐다.

시험의 두 번째 집단은 상기 발명을 평가하기 위해 실행되었다 압력하에 놓여진 중합체 제품은 변형을 갖는 것으로 알려져 있으며, 플라스틱 업계에서 상기 과정은 "크립(creep)"으로 불리워진다. 상기 크립을 평가하기 위해서, 크립 시험이 총 중량 19,000파운드의 덤프트럭을 사용해서 행해졌다. 상기 하중은 한 쌍의 받침대의 정격 하중보다 7,000파운드 더 큰 값이다. 상기 시험은 1993년 8월 17일에 시작되서 1994년 4월까지 계속되었다. 1993년 8월 17일 트럭이 받침대 위로 올려졌으며, 그때의 온도는 90°F였고 습도는 높았다. 1993년 8월 26일 하중이 제거되고 측정이 행해졌다. 상기 측정시에 "크립"에 대한 어떤 징조도 나타나지 않았다. 측정이 1993년 9월 3일과 1993넌 9월 10일에 실행되었으나 역시 "크립"에 대한 어떤 현상도 발견되지 않았다. 다시 1993년 10월 28일 받침대 위의 트럭이 내려졌고, 그때 처음으로 "크립"에 대한 표시가 발견되었다. 그렇지만 상기 받침대의 구조는 아직도 정상적이었고, 하중 즉 트럭이 다시 받침대위로 올려졌다. 마지막으로 1994년 1월 10일 상기 트럭이 다시 내려졌고 받침대가 다시 조사되었다. 무거운 하중을 받은지 거의 5개월 후에, 발견된 "크립" 즉 변형은 무시할만한 것이었고 받침대에서는 어떤 손상도 발견할 수 없었다. 상기 트럭은 다시 받침대 위로 올려졌으며 시험은 아직도 계속된다.

상기 시험은 물론, 과장된 실험이다. 사용자들은 자동차를 한 쌍의 자동차 받침대위에 5개월 동안 올려놓을 수 없다. 그렇지만, 상기의 집중적인 압력에 의한 오랜 기간의 시험 기록은 수명이 제한되지 않는 제품을 기대할 수 있도록 한다.

비록 상기 발명의 특별한 실시예들이 여기에 묘사되었지만, 상기 설명들이 다음의 청구항들에서 제시된 범위 내에서 만들어질 수 있는 발명의 변환 및 수정을 제한하지는 않는다.

Claims (5)

1. 일체형의 받침대가 배면벽, 한 쌍의 측부 벽 그리고 상부 평면까지 기울어져 경사를 이루는 전면부의 경사면을 갖는 외부 구조를 가지며; 상기 받침대의 내부에는 상기의 배면벽, 측부벽들 그리고 전면의 경사면 사이에 벌집 구조로 형성된 지지 작용을 위한 벽을 가지며; 그리고 상기 받침대가 그 자신이 지탱할 수 있는 정격 하중을 지탱하기에 충분한 인장 및 압축 강도를 갖는 발포형 중합체로 형성되는 자동차용 받침대.
2. 제1항에 있어서, 상기 지지벽들이 다수의 종방향 및 횡방향 벽으로 이루어져 벌집 모양을 형성하는 자동차용 받침대.
3. 제2항에 있어서, 상기의 벌집 구조가 종방향 벽이 상기 받침대의 측부 벽들에 평행하도록 구성되는 사각형 구조를 갖는 자동차용 받침대.
4. 제2항에 있어서, 상기 내부 구조가 곡선형, 달걀형, 원형, 다각형, 다이아몬드형 그리고 다른 다각형들로 이루어지는 형태중 하나를 선택하여 이루어지는 자동차용 받침대.
5. 제1항에 있어서, 상기 중합체가 발포형 고밀도 폴리에틸렌인 자동차용 받침대.