KR100869344B1 - 도로용 충격흡수장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도로용 충격 흡수장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 분기점 또는 진입로 등에 설치된 중앙분리대나 가이드레일 등의 도로상의 고정구조물의 전방에 설치되어 차량의 추돌시 충격을 효과적으로 흡수하여 차량 및 운전자를 보호할 수 있는 충격흡수장치에 관한 것이다.

본 발명의 충격흡수장치는 내부에 형성된 가이드 홈이 지면 상으로 노출되도록 지중에 매설되는 한 쌍의 가이드레일과, 가이드홈에 장착되는 롤러를 가지는 다수의 이동프레임들과, 이동프레임들 사이에 각각 설치되며 이동프레임의 변위에 따라 수평방향으로 신축되어 충격을 흡수하는 코일 스프링들과, 코일 스프링들의 수평방향의 신축을 가이드하는 가이드바를 가지는 완충유니트와, 가이드레일의 후방에 설치되어 완충유니트를 지지하는 지지프레임을 구비한다.

본 발명에 의하면 차량의 추돌시 가해지는 충격을 이동프레임의 수평방향의 변위에 따라 코일스프링이 탄성에너지로 흡수함과 동시에 변위에 대한 수직방향으로 펜터그래프부재가 충격을 분산시킴으로써 충격을 효과적으로 흡수하여 차량의 파손 및 운전자의 부상을 을 최소화할 수 있다.

충격흡수, 코일스프링, 펜터그래프, 도로, 충격완화

Description

도로용 충격흡수장치{Shock absorption apparatus at road}

본 발명은 도로용 충격 흡수장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 분기점 또는 진입로 등에 설치된 중앙분리대나 가이드레일 등의 도로상의 고정구조물의 전방에 설치되어 차량의 추돌시 충격을 효과적으로 흡수하여 차량 및 운전자를 보호할 수 있는 충격흡수장치에 관한 것이다.

일반적으로 고정구조물이 도로에 위치하는 경우 구조물의 전방에 충격흡수장치가 설치되어 운전자의 부주의로 인해 추돌사고 발생 시에 운전자의 사상 및 차량의 심한 파손을 방지한다.

이러한 충격흡수장치는 도로의 분기점 또는 진입로 등에 설치된 중앙분리대나 가이드레일의 시작점에 설치되거나 교각의 하단부, 지하 터널 입구 등에 설치된다.

종래에는 다수개의 타이어를 구조물의 전방에 적층시켜 설치하거나 타이어를 구조물의 측면에 매달아 위치시켰다. 그러나 상기한 종래의 충격흡수장치는 단순히 5~10 정도의 타이어를 함께 끈으로 묶어 가드레일이나 콘크리트구조물 전방에 설치한 것이나, 이는 오히려 안전사고를 더욱 발생시키는 문제점으로 지적되었다.

즉, 상기 타이어는 가드레일이나 콘크리트구조물 전방에 단순히 고정됨이 없이 설치되는 것으로, 이는 차량 충돌 발생시 타이어가 튀어나가 다른 차량의 안전운행을 방해하는 문제점으로 발생되었고, 또한 상기 타이어를 가드레일이나 콘트리트구조물에 고정시킨다 해도 타이어 재질이 완충효과를 서서히 발생시키지 못하기 때문에 차량이 튕겨져 나가 다른 차량과의 추돌 위험의 문제점이 발생되었다.

또한, 종래의 충격흡수장치는 동일한 시설물크기에서 충격에 의한 힘의 방향을 분산하거나 전환 흡수할 수 없어 반작용에 의한 반발력을 제공함으로 운동에너지를 제대로 흡수할 수 없다는 단점과, 완충재의 크기와 대비하여 충분한 변위를 확보할 수 없어 충격물체와 피 충격물체의 손상이 심하고, 부딪치는 물체가 차량인 경우 탑승자가 심하게 상해를 입는 단점이 있다.

그리고 대한민국 등록 특허 제 0765954호에는 격판과 격판사이에 설치되는 단위 링크 충격 흡수부재는 다수의 단위 링크부재가 X자 형태로 결합되어 다수의 힌지부를 형성하며, X자 형태로 결합된 단위링크부재는 일측으로 중첩되도록 힌지부와 힌지부를 연결봉으로 연결하고, 중앙부의 중심축과 동일선상에 위치한 양측 고정축 단부가 격판에 결합되며 힌지부를 연결한 각각의 연결봉에는 수직선상으로 다수의 인장발생링크탄성부재가 설치된 구성을 가지는 차량충돌 복원형 충격흡수장치가 개시되어 있다.

하지만, 상기의 충격흡수장치는 차량의 추돌시 수평방향으로 발생되는 충격을 다수의 단위링크부재가 수직방향으로 전환시켜 흡수하는 구조이므로 구성이 복잡하다. 또한, 수직방향으로 전환되지 못한 충격은 그대로 격판에 전달되어 차량에 반발력으로 작용하기 때문에 충격흡수가 효과적이지 못하다는 단점이 있다.

그리고 충돌 후 격판이 전진하는 것을 방지하는 복귀제어장치로서 가이드레일사이에 횡봉을 설치하고 격판의 저면 중앙에 설치된 걸고리로 구성되어 구조가 복잡할 뿐만 아니라, 충돌 직후 뒤로 밀린 격판은 걸고리가 횡봉에 걸릴 때까지 팽창되는 스프링의 탄성반발력에 의해 전진할 수밖에 없어 복귀제어장치 본연의 목적을 수행할 수 없는 바, 스프링의 탄성반발에 의한 2차사고의 우려가 높다는 문제점이 있다.

또한, 상기 충격흡수장치는 가이드레일이 지면에 설치되는 관계로 노면 상에서 일정 높이로 돌출되기 때문에 차량의 추돌시 차량의 하부나 바퀴와 충돌할 수 있어 차량의 전복 등 또 다른 사고를 발생시킬 우려가 있어 운전자의 안전을 보장할 수 없게 된다.

본 발명은 상기의 문제점을 개선하고자 창출된 것으로서 차량의 추돌시 가해지는 충격을 수평방향의 변위에 따라 탄성체가 탄성에너지로 흡수함과 동시에 변위에 대한 수직방향으로 충격을 분산시켜 충격을 효과적으로 흡수할 수 있는 충격흡수장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 간단한 구성만으로 차량의 추돌 직후 탄성체가 수축된 상태를 그대로 유지하도록 하여 탄성반발에 의한 2차사고의 우려가 전혀 없는 충격흡수장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 가이드레일이 지면 상으로 돌출되지 않도록 지면 아래로 매설되어 안전한 충격흡수장치를 제공하는 데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 충격흡수장치는 내부에 형성된 가이드 홈이 지면 상으로 노출되도록 지중에 매설되는 한 쌍의 가이드레일과; 상기 가이드홈에 장착되는 롤러를 가지는 다수의 이동프레임들과, 상기 이동프레임들 사이에 각각 설치되며 상기 이동프레임의 변위에 따라 수평방향으로 신축되어 충격을 흡수하는 코일 스프링들과, 상기 코일 스프링들의 수평방향의 신축을 가이드하는 가이드바를 가지는 완충유니트와; 상기 가이드레일의 후방에 설치되어 상기 완충유니트를 지지하는 지지프레임;을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 완충유니트는 상기 이동프레임들의 양 측면에 각각 힌지연결되며 상기 이동프레임의 변위에 따라 수직방향으로 힘을 분산시키는 한 쌍의 펜터그래프 부재를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 이동프레임들은 적어도 3개 이상으로 구비되며, 상기 코일 스프링들은 전방에서 후방으로 진행할수록 스프링의 탄성계수가 커지는 것을 특징으로 한다.

상기 가이드바는 상기 이동프레임들 중 최전방의 이동프레임의 후면에 일단이 고정되고 타단은 후방으로 연장되어 나머지 이동프레임들 및 상기 지지프레임에 각각 형성된 관통홀을 순차적으로 관통하여 슬라이딩이동 가능하도록 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 완충유니트가 충격에 의해 후퇴 후 상기 코일스프링의 복원력에 의해 전진 이동하는 것을 방지하도록 상기 가이드바는 외주면에 파형의 요철부가 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 완충유니트의 전면에 설치되어 충격을 1차적으로 흡수하는 완충패널을 더 구비하며, 상기 완충패널은 전면이 호형으로 형성된 탄성부재와, 상기 탄성부재의 전면에 결합되는 커버와, 상기 커버의 전면에 부착되는 반사지를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명의 충격흡수장치에 의하면 차량의 추돌시 가해지는 충격을 이동프레임의 수평방향의 변위에 따라 코일스프링이 탄성에너지로 흡수함과 동시에 변위에 대한 수직방향으로 펜터그래프부재가 충격을 분산시킴으로써 충격을 효과적으로 흡수하여 차량의 파손 및 운전자의 부상을 을 최소화할 수 있다.

또한, 가이드바에 요철부를 형성한 간단한 구조로 차량의 추돌 직후 코일스프링의 탄성반발에 의한 2차사고의 우려가 전혀 없는 충격흡수장치를 제공할 수 있다.

또한, 가이드레일이 지면 상으로 돌출되지 않도록 지면 아래로 매설되어 차량의 추돌시 가이드 레일에 의한 차량의 사고를 미연에 방지할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 충격흡수장치에 대해서 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 충격흡수장치가 도로에 설치된 상태를 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 충격흡수장치의 분리사시도이고, 도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 충격흡수장치의 측면도이고, 도 4는 도 3의 충격흡수장치의 작동을 나타내는 측면도이고, 도 5은 도 3의 충격흡수장치에 적용된 가이드바가 지지프레임의 관통홀에 결합된 상태를 나타내는 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 충격흡수장치(10)는 차선이 양방향으로 분기되는 분기점의 구조물인 가드레일(3)이 시작되는 부분에 설치된다. 따라서 차량이 가드레일(3)에 직접 추돌하는 것을 방지하고, 추돌시 충격을 흡수하여 차량 및 운전자를 보호한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 충격흡수장치(10)는 크게 가이드레일(11)과, 가이드 레일(11)을 따라 전후로 이동하면서 충격을 흡수하는 완충유니트(20)와, 완충유니트(20)를 후방에서 지지하는 지지프레임(80)과, 완충유니트(20)의 전면에 설 치되는 완충패널(90)을 가진다.

가이드레일(11)은 좌우로 나란하게 한 쌍이 마련된다. 가이드레일(11)은 내측에 길이 방향을 따라 가이드 홈(13)이 형성되어 가이드 레일(11)은 단면이 "ㄷ"형상을 가진다. 가이드 레일(11)은 지면으로 돌출되지 않도록 지면 아래에 매설된다. 이 경우 가이드 홈(13)은 지면 상으로 노출되도록 가이드레일(11)이 설치된다. 가이드 레일(11)의 상단은 지면과 동일 높이로 설치되므로 지면상으로 돌출되지 않아 차량이 가이드 레일(11)에 부딪히는 것을 방지할 수 있다.

완충패널(90)은 차량의 추돌시 충격을 1차적으로 흡수하는 것으로서, 완충패널(90)은 전면이 호형으로 돌출되어 형성되며 완충유니트(20)의 전면에 설치된 탄성부재(91)와, 탄성부재(91)의 전면에 결합되는 금속소재의 커버(93)와, 커버(93)의 전면에 부착되는 반사지(95)로 구성된다.

탄성부재(91)는 충격을 흡수 또는 완화할 수 있는 구조체라면 어느 것이나 무방하다. 바람직하게는 폴리우레탄수지를 이용한다. 그리고 커버(93)는 탄성부재(91)를 보호하는 것으로서 금속소재, 특히 스테인레스 스틸을 이용하는 것이 바람직한다. 금속소재의 커버(93)는 차량과 충돌시 소성변형되어 충격의 일부를 흡수하는 기능을 한다. 합성수지에 의한 커버는 차량의 추돌시 부서져 파편이 도로로 비산되어 다른 차량의 2차사고를 유발시킬 우려가 있으나 본 발명에 적용되는 금속소재의 커버(93)는 파편 발생으로 인한 2차사고의 우려가 없다는 장점을 제공한다.

도시되지 않았지만 커버(93)는 탄성부재(91)의 전면에 장착된 후 완충유니트(20)에 볼트로 체결된다.

그리고 반사지(95)는 차량으로부터 조사되는 광을 운전자에게 재귀반사시켜 운전자의 시인성을 향상시킨다. 반사지(95) 이외에도 커버의 전면에 형광도료가 도포되거나 도로병이 설치될 수 있음은 물론이다.

완충유니트(20)는 차량의 추돌에 의해 가이드레일(11)을 따라 후방으로 슬라이딩이동하면서 충격을 흡수하는 것이다. 이러한 완충유니트(20)는 가이드홈(13)에 장착되는 롤러(23)를 가지는 다수의 이동프레임들(21)과, 이동프레임들(21) 사이에 각각 설치되며 이동프레임의 변위에 따라 수평방향으로 신축되어 충격을 흡수하는 코일 스프링들(25)과, 코일 스프링들(25)의 수평방향의 신축을 가이드하는 가이드바(27)와, 이동프레임들(21)의 양 측면에 각각 힌지연결되며 이동프레임(21)의 변위에 따라 수직방향으로 힘을 분산시키는 한 쌍의 펜터그래프 부재(31)로 구성된다.

이동프레임(21)은 하부에 결합된 롤러(23)가 가이드레일의 가이드홈(13)에 수용되도록 가이드레일(11)에 설치된다. 이동프레임(21)은 최소 2개 이상이 가이드 레일(11)상에 설치된다. 도시된 예에서는 이동프레임(21)은 전방에서부터 제 1이동프레임(21a), 제 2이동프레임(21b) 및 제 3이동프레임(21c)이 순차적으로 설치된 상태를 나타내고 있다. 다수의 이동프레임(21)은 상호 일정 간격을 유지하여 배열된다. 이동프레임(21)은 ㄷ형상을 가지며 구조적 강성 증대를 위해 중앙에 X형상의 보강바(35)가 설치된다.

그리고 이동프레임(21)의 수평이동을 가이드하기 위한 가이드바(27)가 설치된다. 이 경우 가이드바(27)는 최전방에 위치한 제 1이동프레임(21a)의 후면에 일 단이 고정된다. 그리고 타단은 후방으로 연장되어 제 2 및 제 3이동프레임(21b)(21c)에 형성된 관통홀들(22)과 지지프레임에 관통된 관통홀(82)을 연속으로 관통하도록 설치된다. 따라서 제 1이동프레임(21a)이 후퇴하게 되면 가이드바(27)는 제 1이동프레임(21a)과 연동하여 제 2 및 제 3이동프레임(21b)(21c)과 지지프레임에 대하여 후방으로 슬라이딩이동하는 결합구조를 가진다.

도시된 바와 같이 가이드바(27)는 이동프레임(21)들의 상부의 좌우측과, 하부의 좌우측을 연결하도록 총 4개로 구성된다. 이외에도 중앙의 보강바(35)를 관통하는 가이드바가 하나 더 설치되거나 단독으로 설치될 수 있다.

가이드바(27)는 차량의 추돌시 이동프레임(21)의 슬라이딩 이동을 가이드하면서 이동프레임(21)이 가이드레일(11)에서 이탈되지 않도록 상호 결속하는 역할을 한다. 따라서 가이드바(27)가 설치된 본 발명의 충격흡수장치는 레일(11)을 따라 이동하는 이동프레임(21)이 가이드레일(11)로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다. 또한 가이드바(27)는 코일스프링(25)이 굴곡되지 않고 수평방향으로의 원활하게 신축될 수 있도록 가이드 역할을 수행한다.

코일스프링(25)은 이동프레임(21) 사이에 설치되어 차량의 충돌에너지를 탄성에너지로 저장하여 충격을 흡수 또는 완화시킨다. 코일스프링(25)은 이동프레임(21) 사이의 가이드바(27)에 설치된다. 이 경우 코일스프링(25)의 내경은 가이드바(27)보다 크며 외경은 이동프레임(21b)(21c)에 형성된 관통홀(22)의 직경보다 크게 형성된다.

상기의 코일스프링(25)은 차량의 추돌시 수평방향으로 축소되면서 충격을 흡 수하게 된다. 이 경우 이동프레임(21)의 변위에 따라 각 코일 스프링(25)이 충격을 효과적으로 흡수할 수 있도록 전방에서 후방으로 진행할수록 코일스프링(25)의 탄성계수가 커지는 것이 바람직하다.

즉, 제 2이동프레임(21b)과 제 3이동프레임(21c) 사이에 설치되는 제 2스프링(25b)은 제 1이동프레임(21a)과 제 2이동프레임(21b) 사이에 설치되는 제 1스프링(25a)보다 탄성계수가 더 큰 것을 이용한다. 그리고 제 3이동프레임(21c)과 지지프레임(80)의 사이에 설치되는 제 3스프링(25c)은 제 2스프링(25b)보다 탄성계수가 더 큰 것을 이용한다. 즉, 후방에 위치하는 코일스프링의 탄성계수가 전방에 위치한 코일스프링보다 더 크도록 구성함으로써 각 이동프레임(21)의 변위가 다르게 된다. 따라서 도 4에 도시된 바와 같이 제 1이동프레임(21a)의 변위가 가장 크고 제 3이동프레임(21c)의 변위가 가장 작아 충돌시 충돌에너지를 점진적으로 줄여줌으로써 차량을 안전하게 정지시켜 차량 및 운전자를 효과적으로 보호할 수 있다.

펜터그래프 부재(31)는 각각의 단위바가 핀에 의해 상호 X형상으로 결합된 구조로서, 이동프레임(21)의 변위에 따라 힘을 수직방향으로 효과적으로 분산시키는 기능을 수행한다. 펜터그래프부재(31)는 이동프레임(21)의 좌우 양 측면에 각각 핀(33)에 의해 힌지결합되어 핀(33)을 중심으로 회동하면서 이동프레임(21)의 변위에 따라 상하로 회동하게 된다.

상기의 구성을 가지는 완충유니트(20)는 본 발명이 설치되는 도로의 규정속도에 따라 이동프레임과 코일스프링의 수를 조절하여 탄력적으로 설치될 수 있다. 즉, 차량의 속도가 빨라 차량의 추돌시 충격량이 큰 경우 세개 이상의 이동프레임 과 코일스프링을 설치하는 다단의 구조를 가질 수 있으며, 충격량이 작은 경우 2개의 이동프레임과 코일스프링을 설치하여 1단 또는 2단의 구조를 가질 수 있다.

지지프레임(80)은 가이드레일(11)의 후면에 고정된다. 지지프레임(80)은 차량과의 충돌시 완충유니트(20)를 후방에서 지지한다. 지지프레임(80)의 후면에는 지면에 고정된 지지바(85)가 결합되어 구조적 강도를 증대시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 충격흡수장치(10)는 이동프레임들(21)이 차량의 충격에 의해 후퇴 후 코일스프링(25)의 탄성력에 의해 전진 이동하는 것을 방지하는 복귀방지수단을 구비함이 바람직한다.

복귀방지수단으로 일 실시 예로서 도 5에 도시된 바와 같이 가이드바(27)의 외주면에 파형의 요철부(29)가 형성된다. 이 경우 돌출된 요철부가 형성된 가이드바(27)의 직경은 지지프레임(80)에 형성된 관통홀의 직경보다 약간 크게 형성되고, 오목한 요철부가 형성된 가이드바(27)의 직경은 지지프레임에 형성된 관통홀의 직경보다 약간 작게 형성된다. 그리고 가이드바(27)의 후방으로의 슬라이딩 이동을 용이하기 하기 위해 지지프레임(80)의 전면측 관통홀의 입구는 모따기될 수 있다.

차량의 추돌시 후방으로 후퇴하는 가이드바(27)는 제 2 및 제 3이동프레임(21b)(21c)과 지지프레임(80)을 순차적으로 관통하게 되는 데, 이 경우 가이드바(27)는 충격에 의해 지지프레임의 관통홀(82)을 통과하여 후방으로 슬라이딩 이동하게 된다. 그리고 충돌에너지가 소멸된 후 코일스프링에 저장된 탄성반발력이 이동프레임에 작용하더라도 가이드바(27)의 요철부(29)가 지지프레임(80) 후면측 관통홀(82) 입구에 걸리게 되어 이동프레임들의 복귀가 간단한 구조만으로 방지된 다.

그리고 도시되지 않았지만 복귀방지수단으로 가이드바(27)는 일방향으로 경사진 톱니 형상의 돌기가 다수 형성된 요철부를 가질 수 있다.

이상에서 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 충격흡수장치가 도로에 설치된 상태를 나타내는 사시도이고,

도 2는 도 1의 충격흡수장치의 분리사시도이고,

도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 충격흡수장치의 측면도이고,

도 4는 도 3의 충격흡수장치의 작동을 나타내는 측면도이고,

도 5은 도 3의 충격흡수장치에 적용된 가이드바가 지지프레임의 관통홀에 결합된 상태를 나타내는 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

11: 가이드레일 21:이동프레임

23: 롤러 25: 코일스프링

27: 가이드바 29: 요철부

31: 펜터그래프부재 80: 지지프레임

90: 완충패널

Claims (6)

1. 내부에 형성된 가이드 홈이 지면 상으로 노출되도록 지중에 매설되며 상단이 지면과 동일 높이로 형성되는 한 쌍의 가이드레일과;

   상기 가이드홈에 장착되는 롤러를 가지는 다수의 이동프레임들과, 상기 이동프레임들 사이에 각각 설치되며 상기 이동프레임의 변위에 따라 수평방향으로 신축되어 충격을 흡수하는 코일 스프링들과, 상기 코일 스프링들의 수평방향의 신축을 가이드하는 가이드바를 가지는 완충유니트와;

   상기 가이드레일의 후방에 설치되어 상기 완충유니트를 지지하는 지지프레임;을 구비하며,

   상기 이동프레임들은 적어도 3개 이상으로 구비되며, 상기 코일 스프링들은 전방에서 후방으로 진행할수록 스프링의 탄성계수가 커지는 것을 특징으로 하는 도로용 충격흡수장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 완충유니트는 상기 이동프레임들의 양 측면에 각각 힌지연결되며 상기 이동프레임의 변위에 따라 수직방향으로 힘을 분산시키는 한 쌍의 펜터그래프 부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 도로용 충격흡수장치.
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서, 상기 가이드바는 상기 이동프레임들 중 최전방의 이동프레 임의 후면에 일단이 고정되고 타단은 후방으로 연장되어 나머지 이동프레임들 및 상기 지지프레임에 각각 형성된 관통홀을 순차적으로 관통하여 슬라이딩이동 가능하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 도로용 충격흡수장치.
5. 삭제
6. 삭제

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