KR100422401B1 - 기체충진공간부와 탄성체를 병렬배치한 충돌에너지흡수구조체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 충격흡수구조체에 관한 것이다. 특히 시속 40km미만의 중속주행중인 차량이 충돌할 때 발생하는 충격에너지를 효과적으로 흡수제거하여 차량의 손상의 극소화, 승차인원의 부상방지가 가능하게 하는 충격흡수구조체에 관한 것이다.

차량의 충돌시 발생할 수 있는 여러가지 인명피해를 최소화하기 위하여 다양한 충격흡수장치들이 사용되며, 5마일 미만의 속도로 충돌에 따른 충격을 흡수토록 구성되며, 시속 40km이상에서는 에어백이 작동하여 순간적인 충돌을 흡수제거하고있다. 즉, 시속 5마일에서 부터 에어백이 작동하기 전인 시속 40km미만의 속도로 충돌하는 경우 현재 까지는 차량의 외관의 파손으로 그 충격에너지를 흡수제거하고 있다. 결국 현재의 충격흡수구조로는 상기한 속도로 충돌시 차량의 파손이 필수적이며, 더불어 승차인원에게도 불가피한 부상의 위험이 항시 내재하고 있는 것이다.

본 발명은 범퍼에 의한 충격흡수이상이면서 에어백이 작동하기 직전의 속도에서 충돌이 발생한 경우 그 충격에너지를 흡수제거가능한 정도인 에어압력을 일정한 속도의 충돌에너지를 흡수제거토록 공기충진부에 충전하고 이것과 동시에 적절히 조절된 탄성체를 설치하여 공기압과 탄성체에 의한 충격흡수로 중간속도에 의한 충격을 흡수제거토록 하여 차량의 파손을 최소화하는 동시에 승차원에 대한 부상의 발생도 방지토록 하였다.

Description

기체충진공간부와 탄성체를 병렬배치한 충돌에너지 흡수구조체{Shock absober using gas baloon and elastic material}

본 발명은 기체충진공간부와 탄성체를 병렬배치하면서 탈부착식으로 설치하여 중저속에 의한 충돌에너지를 흡수하여 차량파손이나 부상을 최소화하기 위한 기체충진공간부와 탄성체를 병렬배치한 충격흡수구조체에 관한 것이다. 특히 에어백이 작동하기에는 부족한 속도로 차량이 충돌한 경우에 그 충격에너지를 동시적으로 배치된 공기충진부와 탄성체에 의하여 흡수제거토록 하여 차량의 파손을 막고 승차원의 부상도 없도록 한 중저속으로 운행중인 차량의 충격에 따른 충격에너지 흡수구조체에 관한 것이다.

차량의 운행중 충돌에 대한 대책으로 본 발명자는 1993년 특허제4545호에서 폴리우레탄을 중공을 갖는 봉상구조로 형성하여 내부에 공기압을 채워넣는 방식을 개발하였다. 그이후 1995년실용신안등록출원제 2814호에서는 공기압을 채우는 것은 물론 기체충진공간부의 정면에 완충용수지를 함께 병설하여 완충효과를 높이도록 하며, 또다른 예로서 내장되는 에어튜브를 2중으로 그 후면에 설치하여 충돌시 완충용수지와 그다음에 에어튜브에 의한 다중적인 충격흡수범퍼를 고안하였다. 따라서 일반적인 5마일 범퍼에 비하여 충격흡수에 대한 대책은 보다 완벽하게 되었다. 또한 1996년 특허출원제34123호에서는 고정시트를 다중굴곡부를 갖도록 하고 그 위에 다중구조의 에어튜브를 설치하였으며, 다시 그위에 완충재를 설치하여 주므로서 상기한 실용신안의 완충범퍼보다 보다 우수한 완충작용을 갖도록 하였다.동년 실용신안 제35962호에서는 목받침대에 설치하기 위한 것으로 에어공간부와 탄성체를 동시에 설치한 완충장치로 목에 대한 충격을 완화하도록 하였다. 또다른 예로서 핸들에 대한 운전자의 충격을 완화하기 위하여 에어쿠션핸들을 실용 1996-45622호로 제시한 바있다.이상의 모든 고안은 공기를 내장한 에어튜브의 탄발작용에 의하여 심한 충격을 흡수하도록 하여 인명손실이나 차량의 손상을 막는다는 점에서 획기적인 발명으로 인정되어 왔다.

그러나 상기한 에어쿠션 기능을 장기간 연구하면서 공기압을 강하게만 채워 넣어 차량의 충돌이 발생한 경우 실질적인 쿠션기능을 발휘하지 못하는 경우가 발생하였다. 특히, 기체충진공간부에 고압으로 충진된 에어가 장시간이 경과하면서 서서히 방출되어버리므로 압력이 낮아지면서 실체 충돌시 그 기능을 발휘할 수 없는 경우도 발생하게 되는 것이다.

더나아가서 시속 40km이상의 속력으로 충돌한 경우 차량자체의 무게와 속도를 충격에너지로 환산하면 엄청난 에너지를 직접 받게 되므로 이정도의 충격에너지를 전부 흡수하도록 공기압을 조절한 경우 그 에너지가 고스란히 차체에 전달되어 지거나 에어쿠숀식으로 흡수한 다음 반발하게되어 쌍방에 대한 충격이 그대로 전달되는 단점이 있는 것이다. 결국 시속 10km미만의 저속충돌시에는 전후의 범퍼로,40km이상의 고속 충돌시에는 그 충격에너지를 차량 전체로 흡수토록 하여 차량의 새시구조의 파괴와 범퍼등에 의하여 흡수제거토록 하면서 에어백의 작동으로 인명피해를 최소화하는 종래의 안전시스템을 그대로 사용하도록 하며, 10에서 40km의 중간속도에서 충돌한 경우에는 그 에너지를 최대한 흡수제거하여 차량이나 인명에 대한 손상이 거의 없도록 새로운 탄성구조물의 개발이 요구된다.

구체적으로 설명하면,차량의 운행속도를 시속 10km미만의 저속, 40km미만의 중속, 그리고 그이상의고속으로 구분할 수 있다. 이같은 구분속도는 현재 채용되고 있는 범퍼와 에어백의 작동속도를 기준으로 하여 정리한 것이며, 반드시 이 기준에 의한 것은 아니다. 즉, 차량이 10km미만의 시속을 갖고 충돌하면 앞뒤 범퍼에 의하여 그 충격에너지를 흡수하여 차량의 파손과 승차원의 부상을 막고 있으며, 40km이상의 시속(에어백의 제조업자에 따라 이 속도기준은 시속30km까지 설정한 것도 있음)으로 주행하는 경우에는 에어백이 작동하여 승차원을 보호하고 차량은 엔진의 파손, 프레임의 손상등과 같은 구조물의 파손으로 충격에너지를 흡수제거하고 있다.

그러나 위 모든 구조물을 살펴보아도 중간속도인 10에서 40(혹은 30)km의 시속으로 충돌한 경우에대한 방비책은 전혀 언급된 바가 없다. 즉, 중간적인 속도라 하여도 충격에너지는 속도의 제곱과 중량에 비례하기 때문에(½mv²=충격에너지) 차량의 중량이 보통 승용차라하여도 1500에서 2000㎏에 이른다는 점을 감안하여 상기한 충격에너지 공식에 대입하여 보면 차량중량을 중형차 기준으로 1500㎏의 중량과 시속36㎞(초속 10㎧)으로 가정할 때 충돌에너지는 7.5×10³(J쥬울에너지단위)(½mv²=½(1500)(10²)을 발생한다. 즉 비록 시속 36㎞의 중저속이라하여도 차량 자체가 갖는 중량에 의하여 엄청난 충돌에너지가 발생하며 이 에너지가 그대로 승차원에게 전달될 수밖에 없는 것이 현재의 실정이다. 경차의 경우 무게가 약 600에서 800㎏이며 이런경우 상기한 공식에서 중량 m이 약 60%정도 감소하므로 충돌에너지도 약 3.0×10³J(n=10)(N)에 해당하는 에너지를 발생하며, 이같은 에너지가 그대로 인체에 전달하는 경우에 받는 피해는 거의 대등소이하다. 물론 대형차량일 수록 그 충돌에너지는 중량에 의하여 비례적으로 상승하여 심각한 타격을 주게된다.

이 에너지를 다시 환산하면 중력가속도를 10으로 보고 계산하여도 경차의 경우 중형차의 경우 750㎏에 해당하는 물건을 1m높이에서 낙하시켜서 받는 충격과 같다. 즉, 무방비상태의 인체의 어느 부위라도 이같은 에너지로 충돌시 부상의 발생은 거의 피할 수 없는 상황이다.

이같은 단점을 없애기 위하여 고급승용차에서는 다양한 완충구조물을 설치하고 있으나, 중소형차량의 경우에는 대비책이 없어 결국 에어백이 작동하지 아니한 속도에 의한 충돌은 고스란히 차량에 전달되어 차량파손과 승차원에 대한 충격으로 전해지는 것이다.

결국 상기한 중저속이라하여도 노약자, 혹은 무방비한 상태의 승차원에게는 심각한 부상을 유발하게 되며, 생명에는 지장이 없다고 하여도 경우에 따라서는 장기간의 입원치료와 후유증이 발생하는 경우가 많다.

일반적인 성인의 경우 100m를 최대의 속도로 달리면 대개 12 내지 20초가 걸리며, 우수한 단거리 달리기 선수라 하여도 10초내외이다. 즉, 이것을 시속으로 환산하면 단거리 달리기 선수라하여도 시속 36km에 지나지 않는다. 결국 어린이 놀이터, 골목길, 스키장등의 장소에서 사람이 달릴 수 있는 평균적인 속력이 보통 40km미만의 시속인 점을 감안하여 인간의 평균체중 60kg을 기준으로 한 충격에너지를 흡수 제거할 수 있는 공기압과 탄성체가 설치되어야 하는 것이다. 그러나 현재 설치된 각종 탄성체로 타이어, 고무, 혹은 압력이 불확실한 에어백등을 설치하고 있을 뿐이어서 실질적인 부상방지의 효과 또한 기대하기 어려운 것이다.

본 발명은 상기한 단점을 해소하기 위하여 일정한 속력으로 진행하다가 충돌한 경우 발생된 충돌에너지중 시속 40km에 해당하는 에너지분은 1차적으로 기체충진공간부가 설치된 범퍼에서 흡수제거토록 하며, 나머지 에너지만이 차량에 전달토록 하여 차체에 대한 전달에너지를 최소화하는 동시에 대시보드, 측면필라, 천정 혹은 등받이나 목받침에 승차원이나 다른 차량이 충돌하여도 그 충격에너지를 흡수제거할 수 있도록 적절히 공기압력을 조절한 공기충진부와 탄성체를 동시에 설치한 충격흡수구조체에 관한 것이다.

일반적인 차량의 앞뒤범퍼가 현행법상 시속 10km이상이면 파손되도록 하였으나 범퍼의 내부에 시속 40km의 속도로 부터 발생되는 에너지가 전달되는 경우 기체충진공간부에 설치된 밸브장치가 파손되어 그 에너지를 에어방출로 1차적인 에너지의 소실을 이루게 한다. 그리고 그이상의 에너지가 전달되면 다시 저부 혹은 측면등에 설치된 탄성체에 전달토록 하여 탄성체의 탄발력에 의하여 다시 소실토록 하고 그래도 잔류하는 에너지는 차량의 구조의 파손으로 최종적인 에너지의 분산이 이루어지록 하므로서 승차원에 대한 충돌에너지의 전달을 최소화 하여 인명손실을 최소화하며, 중저속충돌시에는 차량의 손상이 거의 없도록 구성한 충격흡수구조체에 관한 것이다.

본 발명은 또한 구조물의 이면에 체결부를 구성하여 차량이 자주 운행되는 협소한 도로, 주차장, 골목길, 어린이 놀이터, 스키장의 측면벽체와 같은 곳에도 탈부착이 용이하도록 하여 기존의 차량은 물론 다양한 형태의 구조물에 설치가 용이하도록 하였다.

도1은 대표적인 범퍼형 완충구조물의 정단면도,

도 2 는 범퍼에 설치되는 상태의 분해사시도,

도 3 은 또다른 범퍼형 완충구조물의 정단면도,

도 4 는 반구형 탄성발포체의 조립구성상태를 도시하는 단면도,

도 5 는 조립된 상태의 단면구조도,

도 6 은 또다른 실시예로서 원형 탄성발포체의 설치상태단면도,

도 7 은 반구형 탄성발포체를 전후면에 동시에 설치한 상태의 단면구조도,

도 8 은 크기를 축소한 반구형 탄성발포체의 설치상태 단면구조도,

도 9 는 긴 판상구조의 완충구조물의 사시도,

도 10 은 넓은 판상구조의 사시도,

도 11 은 ㄱ자형 완충구조물의 사시도,

도 12 는 ㄷ자형 완충구조물의 사시도,

도 13 은 원형구조물의 사시도,

도 14 는 차량 실내에 실제로 설치된 상태의 사시도,도 15 는 밸브의 구체적일실시예에 대한 단면구성도임.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1:기체충진공간부 10:탄성발포체 3:밸브장치 7,8:완충층 12:외피 15:체결부 16:접착층 40:굴곡부

본 발명은 상하좌우가 밀폐된 공간부내에 일정하게 압력을 유지하도록 공기 혹은 질소가스를 충진하여 기체충진공간부를 전후좌우 연속토록 배열하고, 이 기체충진공간부의 사이에는 다공성탄성발포체를 고정토록 하며, 이면에는 다른 피부착물과 접착이 가능한 접착층이나 고정구를 설치한 기체충진공간부와 탄성체를 병렬배치한 충격흡수구조체에 관한 것이다.

본 발명에서 기체충진공간부는 충격을 흡수제거하기 위하여 기체를 고압충진하는 것이 아니라 시속 10 에서 40km정도의 속도로 충돌한 경우에 발생한 충돌에너지, 즉, 에어백이 작동하기 직전의 충돌에너지를 효과적으로 흡수하여 다른 부위로 전달제거토록하는 최적의 압력을 주도록 하고. 이같은 기체충진공간부와 동시적으로 다공성탄성발포체도 기체충진공간부와 병렬배치토록 하되 그 탄성율도 시속 10에서 40km정도의 차량 충돌시 발생하는 충돌에너지를 흡수제거할 수 있는 충격흡수기능을 갖도록 조절하여 설치하는 것이다.

본 발명의 충격흡수구조체 사용헝태가 차량의 앞뒤범퍼, 좌우측면 필러(Pillar), 차량의 대시보드(Dash board),좌석의 등받이, 목받침, 그리고 천정에 이르기 까지 다양한 위치에 탈부착가능하도록 이면에 양면접착층을 구성하거나, 상기한 다공성탄성발포체와 일체로 구성한 기계적인 체결구조를 형성한 것이다.

본 발명의 또다른 사용형태로 협소한 도로, 주차장, 골목길과 같은 곳에도 설치가 용이하도록 넓은 판상구조물, 원형 구조물, 긴 봉상체 구조물등으로 다양하게 구성하여 설치위치에 따라 선택적으로 설치할 수 있게한다. 또한 스키장, 어린이 놀이터등에도 이상의 다양한 구조물을 선택하여 설치 가능하게 한다.

이하 본 발명을 첨부한 도면에 의하여 구체적으로 설명한다.

본 발명의 대표적인 구성은 도1에서 대표적인 범퍼형 완충구조물의 정단면도이며, 도 2 는 범퍼에 설치되는 상태의 분해사시도이며, 도 3 은 또다른 범퍼형 완충구조물의 정단면도이며, 도 4 는 반구형 탄성발포체의 조립구성상태를 도시하는 단면도이며, 도 5 는 도4의 조립된 상태의 단면구조도이다. 도 6은 또다른 실시예로서 원형 탄성발포체의 설치상태단면도이며, 도 7은 반구형 탄성발포체를 전후면에 동시에 설치한 상태의 단면구조도이며, 도 8은 크기를 축소한 반구형 탄성발포체의 설치상태 단면구조도이며, 도 9 는 긴 판상구조의 완충구조물의 사시도이며, 도 10은 넓은 판상구조의 사시도이다. 도 11 은 ㄱ자형 완충구조물의 사시도이고, 도 12 는 ㄷ자형 완충구조물의 사시도이며, 도 13은 원형구조물의 사시도이며, 도 14 는 차량 실내에 실제로 설치된 상태의 사시도이다. 도 15는 일정한 내압의 발생시 밸브 개방이 되거나 파괴되는 밸브의 단면구성도이다.

본 발명은 밀봉처리하여 내부에 일정한 압력을 갖는 불활성기체를 충진한 다수의 기체충진공간부(1)와

상기한 기체충진공간부(1)와 병렬로 배치되어진 탄성발포체(10)로 구성된 충격흡수구조체이다.

본 발명에서 기체충진공간부(1)는 내부에 공기 혹은 충돌시 화재의 발생을 억제하도록 하는 질소, 헬륨과 같은 불활성 기체를 사용하여 충진토록 하되 기체충진공간부를 탄성체로 가정하여 10㎞/h에서 40㎞/h의 속도에 의한 충격에너지를 흡수할 수 있을 정도로 충진한다.

바람직하기로는3.0×10³에서 최대 0.3∼0.8×10ⁿ(n=9)(N/m)의 탄성계수를 갖도록 충진하는 것이 좋다. 이같은 탄성계수는 차량의 중량에 따라서 결정할 수 있으며, 현재 일반적인 승용차량의 경우 800cc이하의 경차에서 부터 4000cc에 이르는 다양한 차종이 있으며, 이들 차량의 중량이 경차는 최저 600㎏에서 중형의 경우 1700에서 2000㎏에 이르며, 대형차량은 2000에서 3000㎏에 이르는 다양한 중량을 갖고 있기 때문에 이들의 중량에 따른 적절한 탄성계수의 설정이 필요하기 때문에 위와 같이 설정되는 것이다.

구체적으로 설명하면 차량중량 600㎏, 시속 10㎞인경우 이들이 갖는 운동에너지는 역학에너지 보존법칙에 의하여 충돌시 차량의 약간의 이동이나 파손등에 의한 운동에너지손실을 무시한다고 할 때 운동에너지는= ½mv²이며, 탄성력에 의한 위치에너지=½kx²의 공식에 의하여 계산하면 약2,314J이며, 두께 20㎝의 범퍼에서 이같은 운동에너지를 흡수제거하기 위한 탄성계수는 115,740(N/m)이다. 마찬가지로 계산시 차량중량 3000㎏, 시속 10㎞라면 적절한 탄성계수는 46,293(N/m)이다. 동일한 형태로 시속을 40㎞라고 할때는 57,850에서 2,314,750(N/m)의 탄성계수를 갖추었을 때 충돌에너지를 충분히 견딜수 있는 것이다. 따라서 차량의 중량의 변화폭을 감안하여 적절한 탄성계수를 갖는 기체충진공간부는 11×10ⁿ(여기서 n=4)에서 부터 25×10ⁿ(n=5)의 탄성계수를 갖도록 하는 것이 가장 바람직하다. 여기서 약간의 탄성계수를 높이는 것은 차량에 사람이 승차한 경우 그 중량만큼 에너지도 증가하기 때문이다. 즉, 고무, 합성수지등에 의하여 기체를 충진할 수 있는 공간부를 구성함에 있어 적어도 상기한 범위의 탄성계수를 갖추면 시속 10에서 40㎞에 이르는 차량의 충돌에 의한 에너지를 두께 10∼20㎝의 범퍼에 의하여 흡수제거가능하게된다.

그러나 차체중량이 수톤에 이르는 대형차량의 경우에는 충돌시 발생하는 충돌에너지가 너무 크기 때문에 앞뒤의 범퍼에 의하여 흡수할 수 있는 한계를 넘기 때문에 이러한 차량은 설치는 가능하지만 원하는 정도의 충돌에너지 반감효과는 기대하기 어렵고, 단지 실내용으로 사용시 승차원에 대한 부상의 감소를 목적으로 사용가능하며 상대 충돌차량에 대한 충돌에너지의 감소효과도 얻을 수 있는 것이다.

기체충진공간부의 외관은 폴리우레탄, 천연고무, 합성고무와 같은 연질의 탄성재질로 구성하며, 두께는 1에서 6mm정도이며, 신율(실온 25℃) 약 300내지 500%인 것이 적당하다. 두께나 신율의 한정은 사용되는 재질의 특성상 특별히 한정하는 것은 아니나 상기한 기체압력하에서 일정한 형태를 유지하는 것이면 어떠한 것도 사용가능하며 저압일 경우 두께가 두꺼워지면 더욱 효과적이다. 그리고 기체충진공간부의 하측에는 첵크밸브기능과 압력감지기능을 겸비한 밸브장치(3)를 설치한다. 여기서 체크밸브기능이란 주입된 기체가 외부로 배출되지 않도록 하는 다양한 체크밸브가 사용가능하다. 그리고 압력감지기능이란 시속 40km이상의 속력에 의한 충돌에너지가 전달되어 기체충진공간부가 일정한 압력이상으로 상승하면 밸브를 개방하여 내부의 기체를 외부로 방출하도록 하는 것이다. 따라서 전달된 충돌에너지가 외부로 방출토록 하여 기체방출에너지로 변환하도록 하는 것이다. 압력감응식 밸브는 여러가지가 가능하며, 가장 흔한 방법으로 도 15에 도시하듯이 기체충진공간부의 압력을 견디는 정도로 텐숀을 조절한 스프링(51)에 의하여 밸브구멍(52)을 포펫(53)에 의하여 폐쇄하고 있다가 압력(P)이 강해지면 스프링의 탄성을 이겨내어 볼을 화살표(S)와 같이 볼을 밀어내므로 밸브구멍을 통하여 내부의 기체를 방출되어 배출로(54)를 통하여 기체충진부의 고압의 공기가 배출토록 한다. 그외에도 전자감응식도 가능하며, 도15의 밸브구멍(52)을 상기한 압력이상이 가해지면 파손되는 얇은 파손부(55)를 설치하여주어 포핏의 개방이상의 압력시 밸브체의 파손을 유도하는 것도 하나의 방법이다. 이러한 일정한 압력에 의하여 밸브가 개방되거나 파손되면서 내부의 압력이 방출되는 구조는 다양하며 특별히 제한을 둘 필요는 없다.

본 발명에서 압력감지기능은 챠량중량이 600에서 3000㎏의 범위에 해당한다고 하면 대부분의 승용차량이 속하기 때문에 이들이 시속 10에서 40㎞의 속력에 의하여 발생하는 충돌에너지 4×10⁴J이상으로 발생하는 경우에 파손이 가능하도록 구성한다.

본 발명의 기체충진공간부에 설치되는 압력감응식 밸브는 반드시 지면을 향하여 설치토록 하여, 일정한 압력이상으로 내압이 상승하면서 파손된 밸브체가 지면으로 낙하토록 하여 파편에 의한 2차적인 손상이 인명의 손상이 없도록 한다. 그리고 내압이 일정한 압력이하로 감소하면 밸브체를 통하여 다시 충진가능하게 하여 언제든지 일정한 압력을 유지가능하게 구성한다.

본 발명에서 기체충진공간부와 함께 병설되는 탄성발포체는 폴리우레탄, 합성고무, 폴리에틸렌 이나 폴리프로필렌발포체등과 같은 탄성을 갖는 발포체로서 상기한 기체충진공간부와 함께 병설되어져 충돌에너지의 흡수제거효과를 갖는다.

본 발명에서 탄성발포체의 설치폭이나 넓이는 상기한 기체충진공간부와 동일한 높이와 넓이 혹은 그보다 약간의 차이를 두고 설치한다. 탄성발포체는 기체충진공간부에 충진된 기체의 압력이 어떠한 원인에 의하여 내부압력이 소실된 경우 충돌에너지 흡수효과가 상실된다 하여도 이 탄성발포체로 하여금 흡수제거토록한다.

본 발명의 또다른 특징으로는 상기한 기체충진공간부를 탄성발포체(10)를 경계로 하여 기체충진공간부(1)들이 서로 별도의 분리공간을 형성하도록 구성하는 것이다. 기체충진공간부(1)가 서로 분리 설치되어져 인접한 기체충진공간부가 기체충진상태를 유지못하고 파손되었다고 하여도 다른 공간부에 충진된 기체가 방출되지 않도록 하여 본래의 기능을 완수토록 하는 것이다.

본 발명에서 체결부(15)는 일반적인 볼트체결법도 가능하며, 그외에 차량이나 피설치구조물의 특성에 따라서 리벳, 용접등의 다양한 방법으로 설치가능하다. 그리고 접착층(16)도 일반적인 접착제를 도포설치하여 피설치구조물과 접착기능을 발휘하도록 하며, 재질의 제한은 받을 필요가 없다.

본 발명의 또다른 예로서 제시하는 것은 범퍼구조물의 경우 도 3에 도시하듯이 기체충진공간부와 탄성발포체공간의 앞쪽에 또다른 완충층(7)을 그리고 후면에 별도의 완충충(8)을 설하여 전후면 모두에 완충기능을 부여하여 완충기능의 향상을 꾀하도록 하는 것이다. 여기서 완충층은 탄성발포층과 동일한 재질로 구성할 수 있으며, 이와는 달리 다른 탄성재질로 구성하여도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

구체적인 예로서 도14 에 도시한 것은 차량의 측면 필러부(35)와 조수석의 대시보드부(36)에 설치한 상태를 도시한 것으로 차량의 급정거 혹은 충돌시 혹은 측면으로부터의 충격을 흡수토록 하는 것이다. 측면필러부나 대시보드는 범퍼와 달리 설치허용공간이 많지 않은 관계로 기체충진공간부를 축소하고 탄성발포체의 설치공간을 크게 구성한다. 구체적으로는 실내공간의 구성상 두께 20∼30㎜이상인 경우 미관상 좋지않기 때문이며, 탄성발포층을 표면부 전체에 일차적으로 설치하고, 이어서 그 내부측으로 기체충진공간부(1)과 탄성발포체(10)를 병설하도록 하며, 내측저면부에 또다시 탄성발포층을 설치하여 적은 두께에서 최대의 완충효과를 갖도록 한다. 두께를 상기하듯이 20∼30㎜로 한정하는 경우에 적절한 탄성계수는 최저 2×10ⁿ(n=9)에서 부터 5×10ⁿ(n=10)를 갖도록 기체충진공간부의 탄성을 조절하며, 이곳에 설치되는 탄성발포층에 위와 같은 탄성계수를 갖도록 발포처리하여 설치한다.

본 발명의 또다른 예시로 도 10에 도시한 것은 차량의 천정이나 스키장, 놀이터와 같은 대면적부에 설치하고자하는 구조물이다.다수의 탄성발포체(10)를 좌우연속토록 배치하면서 그 사이에는 기체충진공간부(1)들이 구성되어지도록 한다. 구조물 외피(12)는 연질로 구성하여 굴곡이 있는 설치부에 맞추어 부착이 가능하도록 한다. 이들 구조물에 대한 탄성계수는 상기하듯이 두께가 10∼20㎝인 경우에는 범퍼에 대한 탄성계수로 조절하며, 두께를 20∼30㎜로 하는 경우에는 실내용으로 설치하는 경우의 탄성계수로 설정하여 준다.

본 발명의 또다른 실시예로서 도 11과 12에 도시한 것은 굴곡부(40)를 길이방향으로 2이상 구성하여 주는 것이다. 굴곡부의 형성수에 따라서 "ㄱ"자형 혹은 "ㄷ"자형태로 구성하여 첨예한 꼭지부나 돌출부에 부착설치가 가능한 것이다. 따라서 사각봉체나 기타 여러가지 장애물에 설치하여 충돌시 발생할 수 있는 부상을 없애주는 것이다. 이들 완충구조물의 저면에도 접착층(16)이나 체결부(15)를 설치하여 설치하도록 한다.

본 발명의 또다른 실시예로 도 13에 도시한 것은 상기한 굴곡부를 형성하는 대신에 원형구조로 형성하여 봉체선단부등에 설치하여 충격을 완화하도록 하는 것이다. 즉, 놀이터나 고속도로진입로등에 설치된 다양한 형태의 봉체선단부, 대형도관등의 선단부에 설치하여 충돌완화기능을 발휘토록 하며, 운전대에도 설치하게된다.

이상 본 발명은 기존의 기체를 충진한 완충구조물과 달리 내부의 충진기체압력을 차량중량을 경차에서 부터 3000㎏에 이르는 차량에 따라서 선택적으로 탄성계수를 조절하여 충진하며, 그 전후면에 탄성율도 일정하게 설정한 탄성발포층을 구성하여 주므로서, 충돌시 시속 10에서 40km미만의 충돌에너지를 흡수제거토록 하여 중저속에의한 차량파손이나 인명손상을 방지하도록 한다. 그리고 시속 40km이상의 속력으로 충돌하는 경우에는 시속 40km에 의하여 발생한 충돌에너지를 기체발산과 탄성체의 압축에너지로 제거하고 나머지 충돌에너지만을 전달하게 되므로 승차원이나 차량에 대한 파손과 손상이 대폭절감되도록 하는 것이다.

더불어 실내에도 적절히 압력과 탄성이 조절된 완충구조물을 병용설치하므로서 고속에 의한 충돌에너지가 실내에 전달된다하여도 이미 1차적으로 범퍼에서 완화처리된 나머지 충돌에너지이므로 상당히 감소된 상태의 충돌에너지를 대시보드, 운전대, 측면필라등에 설치된 완충구조물에 의하여 직접적인 전달을 차단하여 승차원의 심각한 부상을 효과적으로 차단하게하는 것이다.

본 발명은 공기충진부외에도 탄성발포체가 병설되므로서 발포시에 일정한 금형에 의한 발포가 필수적이다. 따라서 금형표면을 원하는 형태로 성형하여 외관에 별도의 필요한 형태를 디자인 할 수 있어 육안에 의한 형태적 특성도 함께 구성가능하다.

Claims (9)

1. 다수의 공간부를 밀봉토록 구성하고 이곳에 기체를 충진한 공간부를 차량의 범퍼혹은 다른 충격완충부에 설치하고 그 앞뒤에 탄성층을 배치하여 충돌시 발생하는 충돌에너지를 흡수제거하도록 하는 충격흡수구조체에 있어서,

   밀봉처리하여 내부에 일정한 압력을 갖는 불활성기체를 3.0×10³에서 최대 0.3∼0.8×10ⁿ(n=9)(N/m)의 탄성계수를 갖도록 충진한 다수의 기체충진공간부(1)와 탄성발포체(10)를 서로 교호로 병렬 배치토록 하며, 기체충진공간부의 외관은 두께는 1에서 6mm이고 신율(실온 25℃) 약 300내지 500%인 탄성재질로 구성하며,

   기체충진공간부의 하측에는 밸브구멍(52)을 기체충진공간부의 공기압력과 대응하는 탄력으로 포펫(53)에 의하여 폐쇄토록 하고 밸브체의 일측에는 파손부(55)를 구성한 밸브장치(3)를 지면을 향하여 설치하여 주는 것을 특징으로 하는 기체충진공간부와 탄성체를 병렬배치한 충격흡수구조체.
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4. 제 1 항에 있어서,

   4×10⁴J이상의 에너지가 기체충진공간부(1)에 전달시 밸브장치(3)의 밸브구멍(52)이 개방토록 설치하는 것을 특징으로 하는 기체충진공간부와 탄성체를 병렬배치한 충격흡수구조체.
5. 제 1 항에 있어서,

   기체충진공간부들이 탄성계수가 최저 2×10ⁿ(n=9)에서 부터 5×10ⁿ(n=10)인 탄성발포체(10)를 경계로 독립된 공간을 형성하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 기체충진공간부와 탄성체를 병렬배치한 충격흡수구조체.
6. 차량의 앞뒤범퍼, 실내에 기체를 충진한 공간부 그리고 탄성발포층을 배치하여 충돌시 발생하는 충돌에너지를 흡수제거하도록 하는 충격흡수구조체에 있어서,

   두께 20∼30㎜를 갖도록 다수의 기체충진공간부(1)와 두께의 탄성발포체(10)를 서로 교호로 병렬 배치토록 하되 탄성발포체의 탄성계수가 최저 2×10ⁿ(n=9)에서 부터 5×10ⁿ(n=10)를 갖도록 한 판상형태의 기체충진공간부와 탄성체를 병렬배치한 충격흡수구조체.
7. 삭제
8. 차량의 실내에 기체를 충진한 공간부 그리고 탄성발포층을 배치하여 충돌시 발생하는 충돌에너지를 흡수제거하도록 하는 충격흡수구조체에 있어서,

   탄성계수가 최저 2×10ⁿ(n=9)에서 부터 5×10ⁿ(n=10)를 갖도록 기체충진공간부의 탄성을 조절한 기체충진공간부(1)와 탄성발포체(10)들을 교호로 배치토록 병설한 판상구조체에, 굴곡부(40)를 길이방향으로 구성하여 차량의 내부대시보드나 필러측에 설치가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 기체충진공간부와 탄성체를 병렬배치한 충격흡수구조체.
9. 차량의 실내에 기체를 충진한 공간부 그리고 탄성발포층을 배치하여 충돌시 발생하는 충돌에너지를 흡수제거하도록 하는 충격흡수구조체에 있어서,

   탄성계수가 최저 2×10ⁿ(n=9)에서 부터 5×10ⁿ(n=10)를 갖도록 기체충진공간부의 탄성을 조절한 기체충진공간부(1)와 탄성발포체(10)들을 교호로 배치토록 병설하고, 전체적으로 원형구조로 형성하여 봉체선단부등에 설치가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 기체충진공간부와 탄성체를 병렬배치한 충격흡수구조체.