KR101022533B1 - 확산형 충격흡수장치 - Google Patents

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KR101022533B1
KR101022533B1 KR1020100089230A KR20100089230A KR101022533B1 KR 101022533 B1 KR101022533 B1 KR 101022533B1 KR 1020100089230 A KR1020100089230 A KR 1020100089230A KR 20100089230 A KR20100089230 A KR 20100089230A KR 101022533 B1 KR101022533 B1 KR 101022533B1
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황용순
김건태
남경우
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신도산업 주식회사
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    • E01F—ADDITIONAL WORK, SUCH AS EQUIPPING ROADS OR THE CONSTRUCTION OF PLATFORMS, HELICOPTER LANDING STAGES, SIGNS, SNOW FENCES, OR THE LIKE
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Abstract

본 발명은 차량의 충돌시 발생하는 충돌에너지를 이에 상응하는 마찰력으로서 흡수해 차량을 안전하게 정지하도록 하여 탑승자를 보호할 수 있도록 한 확산형 충격흡수장치에 관한 것이다. 본 발명의 확산형 충격흡수장치는 전면완충부와; 지지프레임과, 상기 지지프레임의 양측에 설치되며 이동 가능한 가드레일과, 상기 지지프레임과 가드레일을 연결하기 위한 연결판을 갖는 가드레일 연결장치와; 다수개의 중공파이프와, 상기 중공파이프에 설치되는 브레이크로 이루어진 제동장치와; 지면에 고정되고, 와이어로프를 연결하기 위한 와이어 고정판이 착설된 후면지지대와; 와이어로프로 이루어지는 점에 있다. 이와 같이 구성된 본 발명의 확산형 충격흡수장치는 차량의 충돌에너지를 가드레일과 스페이서의 마찰력, 중공파이프와 브레이크 간의 마찰력, 관성 등을 이용하여 단계적으로 충돌에너지를 흡수할 수 있는 이점이 있다.

Description

확산형 충격흡수장치{Wide Crash Cushion Apparatus}
본 발명은 확산형 충격흡수장치에 관한 것으로, 특히 차량의 충돌시 발생하는 충돌에너지를 이에 상응하는 마찰력으로서 흡수해 차량을 안전하게 정지하도록 하여 탑승자를 보호할 수 있도록 한 확산형 충격흡수장치에 관한 것이다.
종래, 대부분의 충격흡수장치에서는 부품의 전단 또는 인발 등의 소성변형을 일으켜 충돌에너지를 흡수하지만, 이러한 경우에는 부품을 재사용할 수 없는 단점이 있고, 또한 FRP(Fiber Reinforced Plastics)로 만들어진 외부커버는 차량의 충돌로 인해 파손될 때 비산물의 발생으로 2차 사고를 발생시킬 가능성을 내포하고 있다.
또한, 종래의 다른 종류의 충격흡수장치에서는 탄성재의 인장력을 이용하여 충격을 흡수하는 것이 공지되어 있다. 이 경우에는 부품을 재사용할 수 있지만, 그 전체 부품이 백 여개가 넘는 부품으로 구성되어 이루어지기 때문에 매우 복잡하고 제품이 고가로 되는 문제점이 있다.
한편, 종래의 충격흡수장치에서 부품들의 이탈을 방지하기 위하여 레일 형식을 적용하는 경우 충돌 발생시 레일이 휘어지거나 손상되면 수많은 앵커 볼트를 다시 설치해야 하므로 유지보수가 어려운 단점이 있다.
종래 확산형 충격흡수장치는 가드레일의 착설 구조에 있어서, 지지프레임과 가드레일 사이에 다수개의 경첩을 사용하게 되므로 그 구조가 복잡하고 조립공수가 많은 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 차량의 충돌시 발생되는 충돌에너지를 이에 상응하는 마찰력으로서 흡수해 차량을 안전하게 정지하도록 하여 탑승자를 보호할 수 있는 확산형 충격흡수장치를 제공하는 점에 있다.
본 발명의 다른 목적은 외형의 마감처리와 최초 충격흡수재인 전면완충부를 제외하고는 변형과 파손을 이용한 충격흡수방법을 배제하고 마찰력과 관성에 의한 에너지 소산 방법으로 하여 전체적인 구조가 간단하고 부품들의 재사용으로 복원이 가능한 확산형 충격흡수장치를 제공하는 점에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 충격흡수과정에서 지지프레임의 이동시 지지프레임의 이탈을 방지하는 종래의 레일 방식 대신 와이어 로프 방식을 적용하므로 레일을 고정하기 위한 수많은 앵커볼트를 사용하지 않고 후면지지대와 와이어 고정구의 사이에 연결시킴으로써 그 구조를 간단하게 구성하고 아울러 휨 발생으로 인한 손상을 없앤 확산형 충격흡수장치를 제공하는 점에 있다.
본 발명의 여전히 다른 목적은 가드레일의 착설구조에 있어서 종래의 복잡한 경첩의 사용 대신 간단한 2중 절곡의 연결판을 이용하여 확산형태로 펼칠 수 있는 확산형 충격흡수장치를 제공하는 점에 있다.
본 발명의 계속 다른 목적은 가드레일의 모든 마찰력만으로 차량의 충돌에너지의 흡수가 어려우므로 충격흡수장치의 후반부에 다단의 제동장치를 착설시켜 더욱 차량의 충돌에너지를 용이하게 흡수할 수 있도록 한 확산형 충격흡수장치를 제공하는 점에 있다.
본 발명의 확산형 충격흡수장치는 전면완충부와, 지지프레임과, 상기 지지프레임의 양측에 설치되며 이동 가능한 가드레일과, 상기 지지프레임과 가드레일을 연결하기 위한 연결판을 갖는 가드레일 연결장치와, 다수개의 중공파이프와, 상기 중공파이프에 설치되는 브레이크로 이루어진 제동장치와, 지면에 고정되고, 와이어로프를 연결하기 위한 와이어 고정판이 착설된 후면지지대와, 와이어로프로 이루어지며, 가드레일 연결장치의 지지프레임과 후면지지대는 와이어로프에 의해 연결되는 점에 있다.
본 발명의 확산형 충격흡수장치의 제동장치의 브레이크는 한 쌍의 반달형 브레이크 슈와, 상기 브레이크 슈의 내측에 설치되는 브레이크 라이닝과, 상기 브레이크 슈를 체결하기 위한 브레이크 볼트 및 너트로 이루어지며, 상기 브레이크 볼트 및 너트를 조정함에 의해 제동력을 조절하도록 이루어지는 점에 있다.
본 발명의 확산형 충격흡수장치는 실물 차량 충돌시험을 통하여 얻은 바와 같이, 차량의 충돌에너지를 가드레일과 스페이서의 마찰력, 중공파이프와 브레이크 간의 마찰력, 관성 등을 이용하여 단계적으로 충돌에너지를 흡수할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 확산형 충격흡수장치는 4~8단형(본 발명에서는 7단형으로 나타냄)으로 용이하게 전환이 가능하므로 도로의 주행속도 60~80km/h 및 120km/h에 맞추어 적절한 형태로 선택할 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 확산형 충격흡수장치는 다소 직선형 충격흡수장치에 비하여 구성상 복잡해지는 피할 수 없지만 충격흡수시설의 주요 설치장소인 연결로 출구 분기점, 중앙분리대 시작점의 도로시설물은 일반 직선형 충격흡수장치의 폭 보다 넓어 이 경우 차량이 충격흡수장치의 측면을 충돌하였을 때 2차적으로 도로구조물의 일부를 충돌할 수 있으나 확산형 충격흡수장치는 후부의 폭이 넓어 2차 충돌을 피할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 확산형 충격흡수장치의 사시도,
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 확산형 충격흡수장치의 상면도 및 측면도,
도 3은 본 발명의 확산형 충격흡수장치에서 가드레일을 제거한 내부 측면도,
도 4는 본 발명의 요부인 가드레일, 지지프레임 및 연결판 들의 조립관계를 나타낸 사시도,
도 5는 본 발명의 요부인 중공형 파이프 및 브레이크 조립관계를 나타낸 사시도,
도 6은 본 발명의 요부인 브레이크의 상세 단면도,
도 7은 본 발명의 요부인 후면지지대의 사시도,
도 8은 본 발명의 확산형 충격흡수장치의 충돌후 상태를 나타낸 상면도,
도 9는 본 발명의 요부인 제동장치를 직선형 충격흡수장치에 적용한 상태를 나타낸 상면도 이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 확산형 충격흡수장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 확산형 충격흡수장치는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 전면완충부(50)와, 가드레일 연결장치(100)와, 제동장치(200)와, 후면지지대(250)와, 와이어로프(30) 및 관련 부재(후술됨)로 이루어지게 된다.
상기 전면완충부(50)는 반원기둥의 형상으로 최초 충돌에너지를 흡수함과 동시에 전면부 마감처리의 기능을 하며, 그의 외부면에는 야간의 시인성 향상을 위해 '∧' 형태의 빗금이 인쇄된 반사지(52)가 부착된다.
상기 가드레일 연결장치(100)는 도 2a, 도 2b 및 도 4에 도시된 바와 같이, 지지프레임(130), 가드레일(140), 연결판(150), 장볼트(160), 장스프링(164), 스페이서(170), 볼트 및 너트(180,182)로 구성되며, 다수개가 일정간격으로 설치되면서 지지프레임(130)의 폭의 길이가 후방쪽으로 갈수록 점차 긴 순서로 배열된다.
상기 가드레일 연결장치(100)의 수량에 따라 단(bay) 수가 결정되며, 다단일수록 충격흡수능력이 향상되며 도로의 주행속도 60km/h, 80km/h, 100km/h, 120km/h에 따라 단수를 결정하여 사용자가 적절한 단수를 선택하여 결정하게 된다.
상기 지지프레임(130)의 양측과 가드레일(140) 사이의 결합구조는 도 4에 도시된 바와 같이, 2중 절곡된 연결판(150)을 중간에 두고 일측에는 가드레일(140)을 스페이서(170)와 함께 볼트 및 너트(180,182)로 예정된 토크(체결력)로 고정하고, 타측에는 지지프레임(130)과 장볼트(160)에 장스프링(164)을 넣고 너트(162)로 고정하게 된다.
상기와 같이 연결판(150)을 설치한 이유는 지지프레임(130)이 길이 순으로 배열된 상태에서 가드레일(140)이 연결되므로 가드레일(140)은 양측 간격은 점차 넓어지는 경사를 이루게 되며, 지지프레임(130)의 측면은 직각을 이루도록 제작되므로 이 가드레일(140)의 경사와 지지프레임(130)의 직각면을 연결하기 때문이다.
또한, 차량 충돌후 도 8에 도시된 바와 같이, 지지프레임(130)들 사이의 간격이 가까워지게 되면 가드레일(140)은 전방 지지프레임(130)과 인접한 후방 지지프레임(130)의 길이 차이만큼 사이가 멀어져야 하고(도 8에서 "a"부분) 경사각도가 커져야 한다. 상기 사이 간격과 각도 변경은 연결판(150)이 밖으로 당겨지면서 보상되고 당겨지는 과정에서 장스프링(164)은 압축되어 강한 스프링 장력으로 큰 저항이 발생하여 차량의 충돌을 받아 지지프레임(130)의 이동시 충돌에너지를 흡수하는 효과가 더해진다.
후면지지대(250)는 도 1, 도 2 및 도 7에 도시된 바와 같이, 충격흡수장치의 최후단에 앵커볼트(14)로 지면에 고정되어 있고, 차량의 충돌을 받았을 때 발생되는 총충돌에너지를 지지하고 충격흡수장치가 이동되지 않게 하는 역할을 하게 된다. 상기 후면지지대(250)의 하부 양측에는 와이어로프(30)를 연결하기 위한 각각 1개의 홀(36)이 뚫어져 있는 와이어 고정판(252)이 착설되어 있다.
상기 와이어 고정판(252)의 대향측(반대측)에는 도 2a, 도 2b 및 도 3에 도시된 바와 같이, 전면완충부(50)의 주변 지면에 앵커볼트(14)에 의해 고정된 와이어 고정구(60)가 설치되고, 여기에 1쌍의 와이어로프(30)가 각각의 지지프레임(130)의 수평보강대(132)에 착설된 후술하게 되는 와이어클립(70)을 통과하면서 연결된다.
상기 와이어로프(30)의 각각의 양단에는 도 2b 및 도 7에 도시된 바와 같이, 로프고리(34)가 형성되고, 일측 고리는 샤클(20)로서 와이어 고정구(60)와 결합되고, 타측 고리는 후면지지대(250)의 와이어 고정판(252)에 아이볼트(15)와 너트(16)로 결합되며, 상기 너트(16)를 타이트하게 죔에 의해 와이어로프(30)가 팽팽하게 연결되게 된다.
상기 와이어클립(70)은 도 4에 도시된 바와 같이, U볼트(72), 너트(74) 및 단스프링(76)으로 구성되며, 상기 너트(74)를 죔으로서 U볼트(72)가 당겨져 와이어로프(30)가 파지되는 것으로 단스프링(76)에 의해 당겨지는 힘을 스프링 장력만큼 걸리게 하여 적절한 예정된 힘으로 파지되도록 한다. 또한, 와이어클립(70)은 와이어로프(30)를 파지하므로 지지프레임(130)의 이동시 마찰력 발생뿐만 아니라 이탈을 방지하는 가이드 역할을 하게 된다. 그리고, 와이어로프(30)는 자동차의 측면 충돌에 대해 와이어로프(30)의 탄성으로 충돌에너지를 흡수함과 동시에 지지프레임(130) 등 가드레일(140)의 이탈을 막아주게 된다.
한편, 제동장치(200)는 도 3, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 다수개의 중공파이프(230)와 브레이크(300)로 구성되며, 중공파이프(230)는 호칭명 3 1/2", 4", 5", 6" .. 등의 직경 크기 순으로 배열하여 소경 중공파이프(230)의 외경이 인접 대경 중공파이프(230)의 내경으로 접힐 수 있도록 구성하게 된다. 그리고, 브레이크(300)는 한 쌍의 반달형 브레이크 슈(320)와, 브레이크 라이닝(330)와, 브레이크 볼트 및 너트(342,344)로 구성된다. 상기 브레이크 라이닝(330)은 반달형 브레이크 슈(320)의 내측에 설치되며, 상기 반달형 브레이크 슈(320)와 브레이크 라이닝(330)은 브레이크 볼트 및 너트(342,344)를 체결함에 의해 체결되게 된다. 상기 볼트 및 너트(342,344)의 토크(체결력)를 조절함에 의해 중공파이프(230)와 브레이크(300)사이의 마찰력이 조절되게 된다. 상기 제동장치(200)는 본 발명의 확산형 충격흡수장치는 물론 도 9에 도시된 바와 같은 직선형 충격흡수장치에도 적용할 수 있다.
이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 충격흡수장치에 대하여 차량이 충돌하였을 때 충돌에너지를 흡수하는 과정에 대하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 충돌에너지 흡수과정은 초기에 적은 양의 충돌에너지를 흡수하고 점차 많은 양의 충돌에너지를 흡수하여 충돌차량의 속도를 시간에 대하여 일정 비율로 감소시켜야 감속되는 가속도가 규정한계치를 넘지 않게 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 충격흡수장치는 도 2a, 도 2b 및 도 4에 도시된 바와 같이, 최초 차량이 전면완충부(50)에 충돌하게 되면 전면완충부(50) 자체는 소성변형을 일으키면서 충돌에너지 일부를 흡수하여 차량의 속도를 감속하게 된다. 여기서, 차량 충돌시험에 의하면 차량의 충돌시 전면완충부(50)는 차량의 처음 속도의 약 4%를 감속시키게 된다. 상기 차량이 계속하여 진행하게 되면 첫번째 지지프레임(130)이 이동되고 동시에 지지프레임(130)의 양측에 고정된 첫번째 가드레일(140)도 함께 이동되며 이 과정에서 두번째 지지프레임(130)의 볼트 및 너트(180,182)로 고정된 스페이서(170)와 마찰력이 발생되면서 충돌에너지가 다시 한번 흡수된다. 상기 볼트 및 너트(180,182)로 고정되어 있는 상태에서 이동할 수 있는 것은 가드레일(140)에 장공(142)이 형성되어 있으므로 가능하게 된다.
차량이 계속적으로 더 진행하게 되면, 첫번째 지지프레임(130)이 이동하여 두번째 지지프레임(130)과 맞닿아 공간이 없어지면 첫번째 지지프레임(130)이 두번째 지지프레임(130)을 이동시키고 동시에 가드레일(140)도 동시에 이동되면서 세번째 지지프레임(130)의 스페이서(170)와 마찰력이 발생하게 된다. 이와 같이 마지막 지지프레임(130)이 후면지지대(250)에 맞닿을 때 볼트 및 너트(180,182)의 토크(체결력)를 강하게 적용하므로 마찰력이 증대된다.
상기 가드레일(140)의 모든 마찰력만으로 차량의 충돌에너지를 흡수할 수 없으므로 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 후반부에 다단의 제동장치(200)가 착설되어 이의 마찰력이 후반부에서 함께 작용하여 더욱 충돌에너지가 흡수되며, 제동장치(200)의 마찰력도 도 6에 도시된 브레이크 볼트 및 너트(342,344)의 순차적인 토크 조절로 마찰력이 순차적으로 강하게 발생한다.
또한, 전 과정(모든 지지프레임(130)이 이동한 과정)에서 도 3에 도시된 바와 같이, 와이어로프(30)는 모든 지지프레임(130)에 착설된 와이어클립(70)과 연결되어 지면쪽으로 당겨지기 때문에 지지프레임(130)의 지면과 맞닿는 부분에서 지면과 마찰력이 발생하고, 와이어클립(70)과 와이어로프(30)에서의 마찰력이 발생된다. 그리고, 지지프레임(130)의 자중은 평균 150kg으로 모든 지지프레임(130)은 무게를 이동시키는데 상당한 에너지가 흡수(관성에 의한 에너지 흡수)된다. 이러한 모든 과정의 요소에서 차량의 충돌에너지가 모두 흡수되어 차량이 정지된다.
차량이 계속적으로 진행하여 지지프레임(130)과 가드레일(140)이 끝까지 밀린 경우에는 도 8에 도시된 바와 같이, 지지프레임(130)들이 서로 맞닿고 가드레일(140)은 부채살 모양으로 되게 된다.
본 발명의 확산형 충격흡수장치는 도로의 분기점, 터널이나 지하차도의 입구, 교각, 톨 게이트 등에 설치된다. 그리고, 본 발명의 확산형 충격흡수장치는 교통안전과 관련되는 교통안전시설물 분야는 물론 토목, 건축, 건설, 항만, 항공 등의 거의 모든 안전시설물 분야에 널리 적용할 수 있다.
50: 전면완충부 130: 지지프레임
140: 가드레일 150: 연결판
170: 스페이서 200: 제동장치
230: 중공파이프 250: 후면지지대
300: 브레이크 320: 브레이크 슈
330: 브레이크 라이닝

Claims (8)

  1. 전면완충부와;
    지지프레임과, 상기 지지프레임의 양측에 설치되며 이동 가능한 가드레일과, 상기 지지프레임과 가드레일을 연결하기 위한 연결판을 갖는 가드레일 연결장치와;
    다수개의 중공파이프와, 상기 중공파이프에 설치되는 브레이크로 이루어진 제동장치와;
    지면에 고정되고, 와이어로프를 연결하기 위한 와이어 고정판이 착설된 후면지지대와;
    일측은 샤클로서 와이어 고정구와 결합되고 타측은 후면지지대의 와이어 고정판에 아이볼트와 너트로 결합되며, 각각의 지지프레임의 수평보강대에 착설된 와이어클립을 통하여 연결된 와이어로프로 이루어지며,
    상기 제동장치의 브레이크는 한 쌍의 반달형 브레이크 슈와, 상기 브레이크 슈의 내측에 설치되는 브레이크 라이닝과, 상기 브레이크 슈를 체결하기 위한 브레이크 볼트 및 너트로 이루어지며, 상기 브레이크 볼트 및 너트를 조정함에 제동력을 조절하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 확산형 충격흡수장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전면완충부는 그의 외부면에 야간 시인성 향상을 위해 반사지가 부착되는 것을 특징으로 하는 확산형 충격흡수장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 가드레일 연결장치의 지지프레임은 다수개가 일정 간격으로 설치되고, 후방으로 갈수록 지지프레임의 폭의 길이가 더 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 확산형 충격흡수장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 가드레일 연결장치의 연결판은 그 일측이 장스프링을 개재한 장볼트에 의해 지지프레임에 연결되고 그 타측이 스페이서를 볼트 및 너트에 의해 가드레일에 이동 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 확산형 충격흡수장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 장스프링은 차량의 충돌시 압축되어 스프링 장력으로 저항을 발생하여 지지프레임의 이동시 충돌에너지를 흡수할 수 있는 것을 특징으로 하는 확산형 충격흡수장치.
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 후면지지대는 하부 양측에 와이어로프를 연결하기 위한 와이어 고정판이 착설되어 있는 것을 특징으로 하는 확산형 충격흡수장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 와이어로프는 그 양단에 각기 로프 고리가 형성되고, 일측 고리는 샤클로서 와이어 고정구에 결합되고 타측 고리는 후면지지대의 와이어 고정판에 아이볼트와 너트에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 확산형 충격흡수장치.













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