KR101013281B1 - 공기 압축을 응용한 충격 흡수 완충 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 범퍼에 충돌이 가해지면 그 충돌이 속도와 질량에 관계없이 완충작용을 할 수 있도록 고안된 공기를 응용한 충격 흡수 장치로서

보다 상세하게는 범퍼 전면에 충격이 가해지면 압축 봉에 전달되어 그 압축 봉을 내장하고 있던 실린더에 압축 봉이 밀려들어가면서 실린더 내경에 들어있던 공기가 일렬로 뚫어놓은 다수의 배기 구멍으로 밀려나가게 되어있는데

이 배기구멍은 압축 봉이 밀려들어오면서 다수 배열로 된 배기구멍을 차례대로 막게 되고 배기 구멍이 줄어들수록 공기의 밀도가 높아지면서 충격 흡수의 강약을 조절하게 되는 장치이다.

(1) 백업 빔 (2) 실린더 몸체 (3) 압축 봉 (4) 압축 봉 배열 판 (5) 우레탄 시트 (6) 스프링 (7) 압축 봉 유격조절 띠 (8) 고무 패킹 (9) 와셔 (10) 압축 봉 단면도 (11) 압축 봉 분리도 (12) 긴 볼트, 너트 (13) 실시 단면도 (14) 공기조절 배기구 (15) 실린더 내경 (16) 볼트, 너트 (17) 피스 (18) 공기압축실

Description

공기 압축을 응용한 충격 흡수 완충 장치{The shock absorption device of application of air compression}

본 발명은 충돌 시 충격을 흡수하여 완충작용을 하는 충격흡수 완충장치에 관한 것으로 자동차범퍼와 승강기 통로바닥 완충장치 또는 도로 돌출구조물 방호용 충격흡수 완충장치에 관한 것이다.

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일반적으로 자동차범퍼는 일정한 속도와 질량의 충격이 가해졌을 때만 충격흡수 또는 완충작용을 할 수 있도록 되어있다.

따라서 자동차 5마일 기준범퍼를 예로 들면 5마일속도와 질량에 맞게 제작되어 있으므로 5마일 이상이나 이하일 때는 충격흡수 또는 완충작용이 이루어지지 않는다는 뜻이기도 하다.
승강기 수직통로 하부바닥 완충장치 또한 하부바닥에 추락 안전장치로 스프링을 심어 놓았는데 스프링 역시 승강기동체 추락 시에만 완충작용기능을 할 뿐이고 사람이 추락했을 때는 무용지물이 되는 것이다.
도로돌출구조물 방호용 완충장치는 물통 또는 모래 통을 이용하기도하고, 압착 식 완충기를 사용하는 곳도 있다.
이상과 같은 종래의 충격흡수 또는 완충장치는 충격흡수 완충작용기능 한계범위가 작기 때문에 완충작용한계를 넘거나 모자라면 충돌물체가 파손되거나 완충장치가 파손되는 어느 한 쪽은 사고를 면하기 어려우며 한계기준에 적합하다 하여도 탄성의 반사작용으로 튕겨져 나가면서 2차 사고를 유발하기도 한다.

종래의 충격흡수 완충장치에는 스프링을 사용하거나 쇼바 식 또는 탄성을 이용하거나 기포화 된 다공질 물질을 사용하고 있다.

이와 같은 기구 또는 물질에는 저마다 충돌 시 충격 완충작용의 한계기능을 가지고 있기 때문에 충격이 그 한계범위를 벗어나거나 모자라면 기능을 상실하게 된다.

자동차범퍼나 승강기 또는 도로 방호용 완충장치와 같이 충격질량이 일정하지 않고 다양하게 발생하는 충격을 흡수하여 완충작용을 할 수 있게 하고 탄성에 의한 반사작용이 없게 하는 것이 본 발명의 목적인 것이다.

상기목적을 달성하기 위하여 본 발명의 공기압축을 응용한 충격흡수 완충장치는 피스톤과 실린더의 구성 및 형상을 개조 보완하여 다음과 같은 충격흡수 완충기능을 구성하였다.

상기한 바와 같이 실린더 내경에 피스톤을 1/3정도 삽입한 상태를 기본구성으로 볼 때 본 발명의 핵심장치라 할 수 있는 실린더 몸체에 공기조절배기구를 복수배열방식으로 천공하여 가공하고 피스톤(본 발명에서는 압축 봉으로 칭함)은 실린더에 삽입된 쪽 끝부분 가장자리 둘레에 고무패킹을 부착하여 실린더 내경 공기역류 방지장치를 하고 실린더 외부 쪽 압축 봉 끝 부분을 충돌위치로 하여 압축 봉에 충돌 압력이 가해지면 압축 봉이 기존 삽입된 위치에서 실린더 내경 나머지 공간으로 밀려들어 가면서 실린더몸체에 뚫어놓은 공기조절배기구로 실린더 내경에 들어있던 공기가 배기를 시작하게 된다. 이 때 압축 봉은 실린더 몸체에 복수 배열로 뚫어놓은 공기조절배기구를 순차적으로 막게 되면서 공기조절배기구 수는 줄어들게 되고 공기압력은 높아지게 된다.

이와 같은 기능공정은 압축 봉에 가해진 충격 압력을 실린더로 흡수하여 실린더에 들어있던 공기가 배기되는 과정에서 순차적인 완충작용이 이루어지는 충격흡수 완충작용의 공정인 것이다.

상기작용을 가장 이상적으로 응용하려면 실린더 내경이 100이라고 하면 복수배열로 뚫어놓은 공기조절배기구 내경 합산도 100이상이여야 한다.

이 공식은 충격 압력으로 압축 봉이 실린더 내경으로 최초 진입이 시작될 때 실린더 내경에 들어있던 공기에 의한 저항을 받지 않게 하기 위함이다.
이렇게 압축 봉이 실린더에 진입할 때 실린더 내 공기저항이 없게 하는 것은 충돌 시 최초 접촉순간 충돌 진동을 압축 봉이 가지고 있는 무게질량만 충돌물체에 제공하고 접촉하여 본 장치가 내포하고 있는 전체의 무게와 충돌물체의 무게에서 오는 충돌 압력질량은 공기조절배기구기능에 의한 실린더내경 공기압력에서 완충작용을 하게 되는 것이다.

종래의 충격흡수 또는 완충장치는 충돌 시 탄성의 반사작용으로 튕겨져 나가 2차 사고를 유발할 수 있으며 충격흡수 완충기능의 한계가 한정되어 있으므로 그 한계를 넘거나 모자라면 기능이 상실된다.
그러나 본 발명은 무게질량에 관계없이 속도에 의한 충격흡수 완충작용으로 충격흡수 완충작용기능 한계범위가 크기 때문에 다양한 충돌질량을 감당할 수 있으며 탄성에 의한 반사작용이 없으므로 튕겨져 나가는 2차 사고가 발생하지 않는다.
완충 작용기능이 공기압력에서 이루어지기 때문에 부드러운 갯벌 속에 박히는 충돌 감을 얻을 수 있으며
완충작용이 끝나면 실린더 내에 삽입된 스프링에 의한 압축 봉 원위치기능으로 반복사용이 가능한 특징이 있다.

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본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조로 보다 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예에 따른 공기압축을 응용한 충격흡수완충장치는 자동차범퍼 충격흡수완충장치 용도와 도로돌출구조물 방호용과 승강기완충용도를 포함하고 있으며 본 장치가 내포하고 있는 공기압축을 응용한 충격흡수완충기능 또한 동일하므로 그 중 자동차범퍼를 기준으로 설명하는 것이다.

본 발명의 핵심기술은 압축 봉(3)이 실린더몸체(2)내경에 1/3가량 삽입된 형상을 배경으로 볼 때 도2에서 실시단면도(13)를 보는 바와 같이 하나의 장치에 전 공정의 기술을 내포하고 있는 독립된 기능이며 용도에 따라 도2에서 실시도를 보는 바와 같이 7기를 하나의 구성원으로 사용할 수도 있다.

이하 상기장치를 구성함에 있어 도1에서 압축 봉 단면도(10)를 보는 바와 같이 압축 봉 배열 판(4)뒤에 압축 봉(3)이 부착되어있고 그 뒷부분에 고무패킹(8)과 와셔(9)순서로 배열하여 긴 볼트, 너트(12)에 끼워 조임으로써 압축 봉에 구성된 하나의 구성체단면을 볼 수 있다.

상기 압축 봉 단면도(10)를 도1에서 압축 봉 분리도(11)를 보는 바와 같이 하나의 구성체로 일체형을 이루고 있으며 이를 '압축 봉 구성체'로 볼 때 '압축 봉 구성체'에 있어 압축 봉 배열 판(4)이 부착된 쪽이 충돌물체와의 충돌위치가 되며 고무패킹(8)이 부착된 쪽이 실린더내경(15)에 삽입방향이 된다.

상기 '압축 봉 구성체'를 기능별로 보면 충돌 위치에 충돌 판이라 할 수 있는 압축 봉 배열 판(4)은 충돌범위를 구성한 것으로 못의 대가리기능을 구성한 것이고 압축 봉(3)은 충돌압력을 지탱하고 그 압력을 실린더내경(15)으로 전달하는 피스톤의 기능을 구성한 것이다.

그리고 고무패킹(8)은 압축 봉(3)이 실린더내경(15)으로 진입할 때 실린더내경(15) 공기압축실(18)에 있던 공기가 실린더내경과 압축 봉 외경 사이에 오차에서 발생하는 공기역류를 막는 작용을 하는 것이다.

상기와 같은 '압축 봉 구성체'는 충돌 시 충돌물체가 가지는 질량과 본 발명의 장치가 속하는 자동차전체의 질량 사이에서 최초접촉순간 충격진동을 '압축 봉 구성체'가 가지고 있는 무게질량만 제공하고 충돌물체와 접촉하여 다음순간 가해지는 양쪽 전체 충돌압력질량을 압축 봉(3)이 지탱하고 실린더내경(15)으로 후진진입이 이루어지게 하는 장치이다.

한편, 상기 압축 봉(3)이 압력을 지탱하고 실린더내경(15)기존 삽입위치에서 공기압축실(18)로 밀려들어가면서 공기압축에 의한 완충작용이 도2에서 실시단면도(13)를 보는 바와 같이 '압축 봉 구성체'와 실린더몸체(2)가 상호작용에서 이루어진다.

따라서 실린더몸체(2)에 구성된 기능을 보면 상기 '압축 봉 구성체'가 실린더내경(15)1/3위치까지 기본삽입이 되어있고, 그 안쪽 나머지공간을 공기압축실(18)로 구성하고 있으며 공기압축실(18)내경에서 실린더몸체(2)외경으로 공기조절 배기구(14)를 복수배열방식으로 뚫어놓았는데 이 공기조절배기구(14)내경은 실린더내경(15)이 100이라고 할 때 100이상을 공기조절배기구(14)수만큼 나눈 구경을 내경으로 하고 이 공기조절배기구(14)는 많이 나누어 뚫을수록 완충작용기능이 부드럽다.

상기 공기조절배기구(14)구경 공식은 압축 봉(3)이 실린더내경(15)기존 삽입위치에서 충격으로 밀려들어갈 때 공기압축실(18)에 있던 공기압력에 의한 저항을 처음에는 받지 않게 하기위한 공식이라 할 수 있다.

한편, 공기압축실(18)에 스프링(6)이 내장되어 있는데 이 스프링(6)의 기능은 충격으로 압축 봉(3)이 밀려들어올 때는 압착되어 있다가 완충작용이 끝나고 나면 압축 봉(3)을 원위치로 밀어내는 탄성을 가지고 있으며 충돌압력의 완충작용과는 무관하다.

그리고 압축 봉 배열 판(4) 앞부분에 우레탄시트(5)가 부착되어 있는데 이 우레탄시트(5)는 다공질 물질로 충돌물체와 '압축 봉 구성체'사이에 충격을 흡수하는 기능으로 구성되어 있으며

압축 봉 유격조절 띠(7)는 '압축 봉 구성체'와 실린더몸체(2)를 연결하여 피스(17)로 고정되어있는데 이것은 실린더내경(15)에 내장된 스프링(6)의 탄성에 밀려 압축 봉(3)이 실린더내경(15)기존삽입위치에서 이탈되는 것을 방지하고 압축 봉 배열 판(4)의 기본탄성을 조절하는 기능이 있다.

마지막 공정으로 실린더몸체(2)후미에 백업 빔(1)이 볼트, 너트(16)로 보강되어 있는데 이 백업 빔(1)보강은 자동차범퍼기능에 실시단면도(13)에서 보는 바와 같은 동종기능을 실시예시도를 보는 바와 같이 복수로 구성할 때 보강제로 구성한 것이며 자동차프레임에 장착이 용이하게 하는 목적이 있고 승강기나 방호용에는 필요 없는 부분이기도 하다.

이로써 상기와 같이 구성된 기능이 상호작용으로 본 발명의 공기압축을응용한 충격흡수완충작용을 도2에서 실시단면도(13)를 참조로 보다 상세히 설명하는 것으로 충돌 시 충돌물체와 본 발명이 속하는 자동차가 최초접촉순간 충격진동을 작게 하기위하여 '압축 봉 구성체'가 먼저 충돌을 맞이하게 되는데 이 '압축 봉 구성체'가 가지고 있는 무게가 충돌물체와 본 발명이 속하는 자동차에 가해지는 최초충격질량이 된다.
이때도 충돌물체와 '압축 봉 구성체'사이에서 발생하는 충격을 우레탄시트(5)가 1차 충격을 흡수하면서 접촉이 이루어지며 동시에 가해지는 압력을 압축 봉 배열 판(4)과 압축 봉(3)이 지탱하고 실린더내경(15)기존삽입 위치에서 공기압축실(18)안쪽으로 밀려들어가면서 압축 봉(3)이 공기조절배기구(14)를 순차적으로 막게 되는데 공기조절배기구(14)가 막힌 것은 공기압축실(18)에 공기압력을 높여서 압축 봉(3)이 공기밀도저항을 받게 하여 완충작용이 되며 공기가 배기되는 것은 흡수작용이 되므로 흡수와 완충작용이 동시에 이루어지며 공기조절배기구가 다 막히고 나면 공기배기가 되지 않는 공기 압축실의 나머지공간에서 완충작용이 끝나게 되며 한 번 배기된 공기는 인위적작용으로 흡입되지 않으므로 탄성에 의한 반사작용이 없다.
따라서 완충작용이 끝나면 스프링(6)이 압축 봉(3)을 압축 봉 유격조절 띠(7)가 펼쳐지는 기존위치까지 밀어내어 자체원상복귀가 되어 반복사용을 할 수 있게 되는 것이다.

자동차범퍼용도로 장착하면 자동차 충돌에 의한 충격흡수 완충장치로 사용할 수 있고

자동차충돌이 빈번한 도로 돌출구조물 방호용 충격흡수 완충장치로 사용할 수 있다.

또한 승강기 수직통로바닥에 장치하면 승강기와 사람이 추락 시 완충작용을 하게 되며 충돌속도와 질량이 일정하지 않은 충돌지점 충격흡수 완충장치 시설에 사용하면 안전장치로 인명과 재산을 구할 수 있게 된다.

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도1은 본 발명의 구성예시도

도2는 본 발명의 실시예시도

Claims (4)

1. 공기압축을 응용한 충격흡수완충장치에 있어서,

   내부에 적어도 하나 이상의 공기압축실(18)이 형성된 실린더몸체(2)와;

   상기 실린더몸체(2)의 공기압축실(18)에 일부 삽입 구성되는 압축봉(3)과;

   상기 압축봉(3)의 앞쪽에 구비되며 물체와 충돌하며 상기 압축봉(3)을 상기 공기압축실(18) 내부로 밀려 들어가도록 하는 압축봉 배열판(4)과;

   상기 압축봉 배열판(4)의 앞부분에 부착되는 우레탄시트(5)와;

   상기 압축봉(3)의 뒤쪽 둘레면에 끼워지며 상기 압축봉(3)과 공기압축실(18) 사이 틈새를 기밀시키는 고무패킹(8)과;

   상기 실린더몸체(2)에 서로 일정간격을 유지한 상태로 다수개가 순차적으로 관통 설치되어 상기 공기압축실(18)과 연결하여 통한 상태에서 상기 공기압축실(18)로 밀려 들어오는 상기 압축봉(3)에 의해 순차적으로 막혀지며 상기 압축봉(3)의 충격을 완충 및 흡수시키는 공기조절배기구(14) 및;

   상기 실린더몸체(2)의 공기압축실(18)에 내장되며 상기 공기압축실(18)로 밀려 들어온 압축봉(3)을 탄성력으로 원위치로 밀어내는 스프링(6)을 포함하여 구성함을 특징으로 하는 공기압축을 응용한 충격흡수완충장치.
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