KR101731664B1 - 차량 충돌 감쇠기 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 충돌 감쇠기 가드레일 장치는 케이블을 가진 백스톱과 임팩트 헤드 및 상기 백스톱과 임팩트 헤드 사이에 위치된 가드레일 지지부들에 의해 지지되는 가드레일들을 포함한다. 백스톱을 향해 임팩트 헤드가 이동되는 것에 대해 저항하고 조절하며 가로방향 저항을 제공하기 위하여 케이블에 마찰력들이 가해진다. 가드레일 지지부들은 차량의 충돌로부터 발생된 에너지를 흡수하기 위해 짧아지거나 혹은 길어지며 굽힘부들을 가진 지탱 부재들과 분리 구조물을 가진 베이스를 포함한다.

Description

차량 충돌 감쇠기 장치{VEHICLE CRASH ATTENUATOR APPARATUS}

본 발명은 차량에 의해 충돌 시에 발생된 에너지를 흡수하고 가로방향 저항을 제공하여 차량을 재안내하도록 도로 및 그 외의 다른 장소에 배치하기 위한 차량 충돌 감쇠기 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 충돌 감쇠기 장치의 가드레일 지지부 구조물에 관한 것이다.

2007년 6월 14일에 공개된 미국 특허출원공보번호 US 2007/0131918호는 케이블이 내부를 통해 스레드구성된(threaded) 구불구불한 경로(tortuous path) 또는 회선 경로(convoluted path)를 형성하도록 구성된 케이블 라우팅 수단(cable routing means)을 포함하는 가드레일용 임팩트 헤드(impact head)에 관한 것이다. 본 발명의 임팩트 헤드를 통해 케이블이 형성되어야 하는 회선 경로는 임팩트 헤드를 통과하는 케이블의 움직임을 제한하며, 이에 따라 차량의 충돌 동안 임팩트 헤드의 이동을 늦추기에 충분한 마찰력을 제공한다.

상기 미국 특허출원공보는 기존의 고속도로 가드레일 단부 처리 시스템 및 상기 미국 특허출원공보 내에 기술된 가드레일이 제안하는 이러한 시스템이 없는 상황에 대해 논의한다.

미국 특허출원번호 U.S. 2007/0131918호에 기술된 것과 같이, 기존의 고속도로 가드레일 단부 처리 시스템은 분리 케이블 터미널(breakaway cable terminal; BCT), 편향 로더 터미널(eccentric loader terminal: ELT), 변형된 편향 로더 터미널(modified eccentric loader terminal: MELT), 차량 감쇠 터미널(vehicle attenuating terminal: VAT), 압출기 터미널(extruder terminal: ET 2000 및 ET 플러스), 슬롯형 레일 터미널(slotted rail terminal: SRT), 시퀀셜 킨킹 터미널(sequential kinking terminal: SKT) 및 플레어 에너지 흡수 터미널(flared energy absorbing terminal: FLEAT)을 포함한다.

터미널 단부(접근하는 차량을 향하는 단부)는 일반적으로 표준형 고속도로 가드레일 포스트와 파손되기 쉬운 포스트(frangible post) 혹은 일련의 둘 모두 조절된 릴리스 터미널(release terminal: CRT)에 의해 지지된 W자 형태의 횡단면을 가진 하나 또는 그 이상의 가드레일로 구성된다. 레일의 단부를 지면에 고정하고 차량에 의해 측면 충돌 시에 발생된 인장하중을 지면 앵커(ground anchor)에 전달하기 위해 케이블 조립체 장치가 사용될 수 있다. 일반적으로, 터미널 단부는 충격 에너지 중 몇몇 에너지를 흡수하거나 혹은 분산시키도록 설계된 단부 충돌(end-on impact) 동안 벗어난 차량(errant vehicle)에 의해 충격을 받은 첫 번째 구조 부재인 임팩트 헤드 장치를 가진다.

몇몇 터미널 단부(ET, SKT 및 FLEAT와 같은)는 임팩트 헤드가 W자 형태의 가드레일을 쓰러뜨리고 레일까지 이동할 때 지지부 포스트를 분리시켜 단부 충돌 또는 정면 충돌 동안 차량의 충돌 에너지를 흡수한다. 위에서 언급된 그 외의 다른 모든 터미널 단부는 포스트와 레일 내의 다양한 취약 장치(weakening device) 중 주 장치(principal)에 작동하여 상기 벗어난 차량이 조절된 방식으로 터미널 단부를 관통하고 레일이 찢어지는(spearing) 것이 방지되며 차량이 상대적으로 견고한(stiff) 터미널 단부 위에서 점핑하거나(jumping) 혹은 솟아오르는(vaulting) 것으로부터 방지될 수 있게 한다.

위에서 언급한 미국 특허출원공보에서 지시한 것과 같이, 위에서 기술된 모든 가드레일 터미널 단부는 게이팅(gating)되는 것으로 간주된다. 이것은, 가드레일 터미널 단부가 "필요 길이(length of need)"와 임팩트 헤드 사이에서 충돌되는 경우(여기서 "필요 길이"는 터미널 단부로부터 가드레일이 비스듬한 충돌(angled impact) 동안 차량을 안내하는 위치까지의 거리로 간주됨), 터미널 단부는 게이팅될 것이며 충돌 차량이 터미널 단부의 후방면(backside)을 관통하게 할 수 있다. 하지만, 이러한 게이팅 효과(gating effect)는 바람직하지 않거나 혹은 안전하지 못한 결과를 가져올 수 있다. 위에서 언급한 것과 같이, 상기 특허출원공보 2007/0131918호에 기술된 가드레일은 이러한 문제점들을 다룬다.

또한 이러한 문제점들은 본 명세서에 청구되고 기술된 충돌 감쇠기 장치에 의해 다루어 지는데, 상기 장치는 원하는 결과를 제공하기 위해 독특한 방식으로 협력하는(cooperate) 다수의 신규한 구조적 요소들을 일체구성한다(incorporating). 상기 장치는 차량이 상기 장치의 단부와 정면 충돌하거나 혹은 장치의 한 측면 내로 충돌되든 간에 차량 충돌에 의해 발생된 힘들을 효과적으로 흡수하고 분산시킨다. 상기 장치는 벗어난 차량들을 도로 위험요소(roadside hazard), 가드레일 및 배리어 터미널(barrier terminal) 등으로부터 보호하기 위해 사용될 수도 있다.

미국 특허번호 5,022,782호는 와이어 케이블(wire cable)이 기다란 접이형 프레임(collapsible frame)을 따라 연장되는 차량 충돌 배리어(vehicle crash barrier)를 기술한다. 와이어 케이블은 프레임에 대해 일반적으로 평행하다. 전방 섹션에서 프레임과 축방향으로 충돌한 차량을 감속시키기 위해 마찰 브레이크(friction brake)가 프레임의 전방 섹션 위에 장착된다. 미국 특허번호 5,022,782호는 본 명세서에서 청구되고 기술된 바람직한 특징들에 대해서는 기술하고 있지 않다.

본 발명은 지면 위에 위치된 임팩트 헤드(impact head)를 포함하고 지면에 결부된 임팩트 헤드 구조물(impact head structure)을 포함하는 충돌 감쇠기 장치에 관한 것이다.

백스톱 구조물(backstop structure)이 임팩트 헤드 구조물로부터 거리가 떨어져 있으며 지면에 결부되어 있고 지면으로부터 상부 방향으로 연장된다.

백스톱 구조물과 임팩트 헤드 구조물 사이에 케이블(cable)이 연장된다.

지면으로부터 상부 방향으로 연장되는 복수의 가드레일 지지부(guardrail support)가 백스톱 구조물과 임팩트 헤드 구조물 사이에 배치되며, 가드레일 지지부들은 서로 거리가 떨어져 잇다. 가드레일 지지부 구조물은 독특한 특징을 가지며 유일한 방식으로 협력하는 구조적 구성요소들을 포함한다.

가드레일 지지부들에 의해 지지되는 복수의 상호연결된 가드레일 섹션들을 포함하는 가드레일 구조물이 제공되는데, 상기 가드레일 섹션들 중 일부분 이상은 백스톱 구조물을 향해 임팩트 헤드가 이동하는 데 반응하여 서로에 대해 슬라이딩 이동가능하다. 케이블은 가드레일 구조물을 따라 연장된다.

케이블 결합 구조물(cable engagement structure)은 케이블과 마찰 결합되며(frictional engagement) 임팩트 헤드 내에 충돌되는 차량에 의해 야기된 백스톱 구조물을 향해 임팩트 헤드가 이동하는 데 대해 저항하고 이를 조절하기 위하여 케이블에 마찰력들을 가하도록 임팩트 헤드와 함께 작동된다.

본 발명의 그 외의 다른 특징, 이점 및 목적들은 첨부된 도면들과 하기 상세한 설명을 참조하여 자명하게 될 것이다.

도 1은 본 발명의 원리에 따라 제작된 충돌 감쇠기 장치를 도시한 투시도이다.
도 2는 충돌 감쇠기 장치를 도시한 측면 입면도이다.
도 3은 감쇠기 장치를 도시한 상부 평면도이다.
도 4는 감쇠기 장치에 사용된 케이블과 가드레일 부분들과 함께 감쇠기 장치의 임팩트 헤드 구조물을 확대하여 예시한 도면이다.
도 5는 임팩트 헤드 구조물 및 임팩트 헤드 구조물에 결부된 케이블 결합 구조물의 일부분을 도시한 투시도이다.
도 6은 케이블 결합 구조물을 통해 연장되고 임팩트 헤드 구조물을 통해 연장되는 케이블을 매우 확대하여 도시한 상부 평면도로서, 케이블 결합 구조물의 구조적 요소들은 케이블을 위한 구불구불한 경로를 형성하고 상기 경로에 마찰력들을 가하기 바로 전에 형성된 위치들에 도시되어 있다.
도 7은 도 6과 유사하지만 케이블을 위한 구불구불한 경로를 형성하고 케이블과 마찰결합 상태에 있는 케이블 결합 구조물을 예시한 도면이다.
도 8은 가상으로 예시된 가드레일 부분들을 지지하기 위한 장치의 가드레일 지지부를 확대하여 도시한 투시도로서, 이 도면은 충돌 감쇠기 장치 내에 사용된 2개의 케이블 부분들을 추가로 도시하고 있다.
도 9는 도 8에 도시된 구조적 요소들을 확대하여 도시한 투시도로서, 가드레일 부분들은 가드레일 지지부와 조립하기 정의 상태를 실선으로 표시된다.
도 10은 가드레일 지지부에 연결된 가드레일에 제공되기 시작하는 힘들을 표시한 화살표, 정상 작동 위치에 도시된 가드레일 지지부를 도시한 전방 입면도이다.
도 11은 가드레일이 차량에 의해 측면으로부터 부딪친 후에 기울어진 상태에 있는 가드레일 지지부를 예시한 도면이다.
도 12는 충돌 감쇠기 장치에 가해진 충격력(impact force)이 없으며 정상 상태에 있는 충돌 감쇠기 장치의 백스톱 구조물, 가드레일 지지부 및 케이블을 구조적인 세부사항을 보여주는 장치의 후방 투시도이다.
도 13은 백스톱 구조물과 백스톱 구조물에 결부된 케이블 부분들을 도시한 전방 투시도이다.
도 14는 가드레일 지지부의 양쪽 측면들을 지탱하는 가드레일 지지부 지탱 구조물과 가드레일 지지부 베이스로부터 상부 방향으로 연장되는 가드레일 지지부 포스트의 하측 단부를 포함하는 가드레일 지지부의 한 부분을 예시한 도면으로서, 전방으로 안내된 힘들이 화살표로 표시된 것과 같이 가드레일 지지부 포스트에 가해지고 굽어진 화살표들로 표시된 것과 같이 지지부 베이스에 기울임 힘(tipping force)을 가한다.
도 15는 도 14에 도시된 구조물을 도시한 투시도이나, 지탱 부재들과 지지부 베이스의 중앙 부분과 함께 지면에 평평하게 배열된 지지부 포스트를 예시하고 있다.
도 16은 지지부 베이스의 나머지 부분에 파손가능하게 연결되며(frangibly connected) 기계적 파스너에 의해 지면에 결부된 지지부 베이스 단부 부분을 포함하는 지지부 베이스의 한 세그먼트를 확대하여 예시한 평면도이다.
도 17은 정상 작동 상태에 있는 백스톱을 도시한 측면 입면도이다.
도 18은 도 17과 유사한 도면이지만, 과잉의 차량 충격으로부터의 힘들에 의해 후방으로 굴절된 백스톱을 예시하고 있다.
도 19 및 20은, 각각, 임팩트 헤드 구조물과 차량 사이의 충격 이전의 충돌 감쇠기 장치를 도시한 상측 평면도 및 측면 입면도이다.
도 21 및 22는, 각각, 충돌 감쇠기 장치와 차량 사이의 충격 후의 충돌 감쇠기 장치를 도시한 상측 평면도 및 측면 입면도이다.
도 23 및 24는, 각각, 백스톱 구조물의 방향으로 계속 이동하는 차량과 충돌 감쇠기 장치를 도시한 상측 평면도 및 측면 입면도이다.
도 25 및 26은, 각각, 충돌 감쇠기 장치의 백스톱 구조물과 충돌하는 차량을 도시한 상측 평면도 및 측면 입면도이다.
도 27은 차량이 충돌 감쇠기 장치의 한 측면에 충돌하기 바로 전에 충돌 감쇠기 장치를 도시한 상측 평면도이다.
도 28은 도 27과 유사한 도면이지만, 차량에 의해 충돌된 초기 충격을 보여주고 있다.
도 29는 도 28과 유사한 도면이지만, 충돌 감쇠기 장치를 따라 전방으로 이동하며 전방 차량 방향으로 전환된 차량을 도시하고 있다.
도 30은 전방으로 계속 이동하지만 충돌 감쇠기 장치에 대해 일반적으로 평행하게 이동하는 차량을 예시한 상측 평면도로서, 상기 차량은 화살표 방향으로 전환되는 과정에 있다.
도 31은 차량과 충돌한 후에 충돌 감쇠기 장치의 상태를 도시한 상측 평면도로서, 차량은 충돌 감쇠기 장치로부터 멀어지도록 이동하는 과정에 있다.
도 32는 차량이 충돌 감쇠기 장치로부터 멀어지도록 이동된 후에 충돌 감쇠기 장치의 상태를 도시한 상측 평면도이다.
도 33은 도 13과 유사한 도면이지만, 케이블 부분들과 백스톱 구조물의 상태를 예시하고 있다.

이제, 도면을 보면, 본 발명의 원리에 따라 제작된 충돌 감쇠기 장치가 도면부호(10)로 표시된다. 충돌 감쇠기 장치(10)는 지면에 결부된(attached) 임팩트 헤드 구조물(12)을 포함한다. 백스톱 구조물(14)이 지면에 결부되며 지면으로부터 상부 방향으로 연장된다.

복수의 가드레일 지지부(16)가 지면으로부터 상부 방향으로 연장되며 백스톱 구조물과 임팩트 헤드 구조물 사이에 배치된다. 가드레일 지지부(16)들은 서로 거리가 떨어져 있다.

2개의 가드레일(18, 20)이 백스톱 구조물(14)과 임팩트 헤드 구조물(12) 사이에서 연장되는데, 이 가드레일들은 서로 거리가 떨어져 있으며 서로에 대해 실질적으로 평행하다. 가드레일(18, 20)들은 각각 밑에서 상세하게 기술되는 것과 같이 가드레일 지지부들에 의해 지지되는 복수의 상호연결된 가드레일 섹션(22)들을 포함한다. 가드레일 섹션(22)들은 서로 중첩되는 단부(overlapping end)를 가진다. 예시된 배열상태에서, 각각의 가드레일은 2개의 가드레일 섹션을 가지지만, 상황에 따라 좌우되고 원할 시에 그보다 더 많은 수의 가드레일 섹션들도 사용될 수 있다. 가드레일은 일반적으로 잘 알려져 있는 가드레일 형상인 W자 형태의 횡단면을 가진다.

2개의 케이블(24)은 백스톱 구조물과 임팩트 헤드 구조물 사이에서 연장되며, 한 케이블은 가드레일(18) 측면에(alongside) 배열되고 다른 한 케이블은 가드레일(20) 측면에 배열된다.

임팩트 헤드 구조물(12)은 임팩트 헤드(30) 및 지면 위에서 상기 임팩트 헤드를 지지하고 지면에 결부된 임팩트 헤드 지지부(32)를 포함한다. 임팩트 헤드(30)는 전면 또는 차량 충격 측면(34)을 가진다. 임팩트 헤드 구조물(32)은 2개의 지지부 칼럼(36)과 상기 지지부 칼럼(36)들을 지지하고 결합하며 서로 거리가 떨어져 있는 2개의 케이블 앵커(38)를 포함하는데, 상기 지지부 칼럼들은 미리 정해진 크기를 가진 힘을 가할 때 케이블 앵커들로부터 칼럼들이 분리될 수 있게 하는 임의의 그 외의 다른 적합한 구조물 또는 파손되기 쉬운 커넥터(도시되지 않음)들에 의해 케이블 앵커들에 연결된다. 케이블 앵커(38)들은 지면을 따라 임팩트 헤드의 전방 방향으로 연장되며 지면에 매립된(embedded) 스레드구성 소켓(도시되지 않음) 내의 위치에 나사고정된(screwed) 스레드구성 파스너(threaded fastener)(도시되지 않음)에 의해 지면에 적절하게 결부된다. 예를 들어, 도로 또는 그 외의 다른 기초(foundation)에 화학적 결합 또는 기계적 결합에 의해 그 외의 다른 결부상태 모드들이 사용될 수 있다.

임팩트 헤드(30)는 2개의 분리되고 거리가 떨어져 잇는 임팩트 헤드 부분(40)들을 가지는데, 한 부분(40)은 케이블 앵커(38)들 중 한 케이블 앵커의 한 단부 위에 배열되고 다른 임팩트 헤드 부분(40)은 다른 케이블 앵커(38)의 다른 단부 위에 배열된다.

각각의 케이블 헤드 부분은 케이블 및 케이블의 한 부분(24)이 내부로 돌출되는 개구(42)를 형성하는데, 케이블 단부 부분은 도 4와 7에 도시된 것과 같이 예를 들어 지면에 가까이 인접한 케이블 앵커(38)에 연결되고 임팩트 헤드 부분으로부터 하부 방향으로 돌출되고 전방 방향으로 돌출된다.

케이블 조립체(cable assembly)가 각각의 케이블 단부 부분에 결부되고 케이블 앵커에 케이블 단부 부분을 연결하는 케이블 커넥터(48)와 차량 손상으로부터 케이블 단부 부분을 보호하기 위해 케이블 단부 부분을 둘러싸고 있는 하나 또는 그 이상의 관형 요소들을 가진 케이블 보호기(46)를 포함한다.

기술된 구체예에서, 케이블(24)에 연결된 케이블 커넥터(48)는 원위 단부(distal end)에 배열된 확장부(enlargement)들을 포함한다. 각각의 케이블 앵커는 결합된 케이블(24)이 인장 하에 있을 때 케이블 앵커 부분을 리세스 내에 탈착가능하게 보유하도록(releasably retain) 케이블 앵커와 마찰 결합상태(frictional engagement)에 있는 확장부 또는 케이블 커넥터(48)를 가진 케이블 단부 부분을 수용하는 단부가 개방된(open-ended) 슬롯 또는 리세스(50)를 형성한다. 밑에서 볼 수 있듯이, 케이블(24)의 다른 단부는 백스톱 구조물에 결부되며 케이블들은 통상 적어도 몇몇 각도(degree)로 항시 인장 하에서 유지된다.

케이블 결합 구조물이 임팩트 헤드 부분의 최내측 또는 비-충격 측면(non-impact side)에서 각각의 임팩트 헤드 부분에 용접되거나 혹은 그 외의 경우 고정 방식으로 결부되며(fixedly attached), 이 케이블 결합 구조물은 임팩트 헤드의 충격 측면 또는 전방 내에 차량 충돌에 의해 유발된 백스톱 구조물을 향해 임팩트 헤드의 움직임(movement)을 저항하고(resist) 조절하도록 케이블에 마찰력들을 가하기 위해 임팩트 헤드와 결합된 작동 상태에 있으며 임팩트 헤드 부분과 결합된 케이블과 마찰 결합상태에 있다.

이제, 특히, 도 4-7을 보면, 하우징(54)이 각각의 임팩트 헤드 부분(40)에 결부되고 후방 방향으로 돌출된다. 하우징의 내부는 각각의 임팩트 헤드 부분 내에 형성된 개구(42)와 소통한다(communicate). 결합된 케이블(24)은 하우징의 벽(58) 내에 형성된 개구(56)를 통해 연장되고 위에서 기술된 것과 백스톱 구조물로 연장된다.

케이블 결합 부재(60)가 하우징(54)의 내부 내에 회전 가능하게 위치되며(rotatably positioned) 이 케이블 결합 부재(60)는 케이블(24)이 스레드 구성되는 관통보어(64)를 형성하는 상부 방향으로 연장되는 돌출부(62)를 가진다. 관통보어(64)가 개구(42 및 56)과 나란하게 정렬되는 경우, 케이블(24)은 케이블 결합 부재(60)와 하우징(54)을 통해 쉽게 이동할 수 있다. 하지만, 케이블 결합 부재(60)는 회전되며, 케이블을 위한 구불구불한 경로(tortuous pathway)가 형성된다.

도 6은 비-마찰 결합 위치로부터 약간 회전된 케이블 결합 부재를 도시하며 도 7은 관통보어(64)가 개구(42 및 56)의 축과 90°이상의 각도로 형성되도록 케이블 결합 부재가 완전히 회전되어 이동되는 것을 도시한다. 도 7에 도시된 위치에서, 굽힘부(bend)가 케이블 내에 형성되고 하우징, 케이블 결합 부재(60) 및 케이블 사이의 마찰 결합은 케이블에 상당한 마찰력들을 생성하여 임팩트 헤드가 백스톱 구조물을 향해 움직이는 것을 저항하고 이 움직임을 조절한다.

슬롯(66)들이 로킹 바(68)들을 수용하는 하우징(54)의 외측 코너들에 형성된다. 도 5 및 6은 슬롯(66) 내에 삽입하기 바로 전의 로킹 바들을 예시하고 있으며, 도 7은 도 7에 도시된 위치에 고정시키기 위해 케이블 결합 부재의 평평한 표면(70)과 결합된 최상측 로킹 바를 도시하고 있다. 원할 시에, 몇몇의 분리된 평평한 표면이 케이블 결합 부재의 주변(periphery) 위에서 사용될 수 있으며 이에 따라 케이블에 대해 다양한 각도의 마찰 저항을 제공할 수 있도록 위치들에 고정되고 조절될 수 있다.

거싯(72)이 임팩트 헤드 부분들의 후방 측면들에 용접되거나 혹은 그 외의 경우 고정된다. 헤드 지지부 부재(74)가 2개의 거싯(72) 사이에서 연장되며 볼트에 m이해 고정된다. 가드레일 어댑터(76)들이 하우징(54)으로부터 외부 방향방향으로 돌출되고 하우징(54)과 거싯(72)에 용접되거나 혹은 그 외의 경우 고정되며, 가드레일 어댑터(76)들은 일반적으로 가드레일의 형태에 일치하는 가드레일의 인접한 단부에 결부되고 중첩된다.

케이블(24)은 가드레일(18, 20)의 전체 길이를 따라 연장되며 케이블의 말단 단부는 밑에서 논의되는 것과 같이 백스톱 구조물(14)에 고정된다. 케이블은 가드레일의 기다란 내부 방향으로 굽어진 표면들에 적절하게 위치되며 장치의 가드레일 지지부(16) 요소들을 포함하고 목재(wood)로 적절하게 형성된 블록아웃(blockout)(77)과 가드레일 사이에 위치된다. 예를 들어 도 8 및 12를 참조하라. 블록아웃은 지지부(16)들에 고정시키기 위해 테더링될 수 있다(tethered).

또한, 각각의 가드레일 지지부(16)는 가드레일 지지부 베이스(78), 가드레일 지지부 베이스로부터 상부 방향으로 연장되는 가드레일 지지부 포스트(80), 및 차량 충돌에 의해 충돌 감쇠기 가드레일 장치의 한 측면에 야기된 가드레일 지지부 포스트의 측면 기울어짐(sideway tilting)에 저항하기 위해 가드레일 지지부 포스트를 지탱하는 가드레일 지지부 지탱 구조물을 포함한다. 가드레일과 블록아웃들은 파손되기 쉬운 기다란 볼트(81)에 의해 가드레일 지지부 포스트에 고정된다.

가드레일 지지부 지탱 구조물은 가드레일 지지부 포스트(80)의 서로 맞은편 측면들 위에 배치된 2개의 이중-단부 지탱 부재(82)들을 포함한다. 각각의 이중-단부 지탱 부재는 각각의 단부에서 가드레일 지지부 베이스에 고정되고 가드레일 지지부 베이스로부터 거리가 떨어져 있는 한 위치에서 가드레일 지지부 포스트에 고정된다. 용접에 의해 적절하게 고정된다.

각각의 지탱 부재(82)는 지탱 부재들의 단부 사이에서 함몰부(depression) 또는 만입부(indent)(84)를 생성하는 내부에 형성된 굽힘부들을 가지는 것을 유의해야 할 것이다. 함몰부에 의해 형성된 상부 틈(gap)은 지탱 부재가 단부에 가해진 서로 반대의 압축력들에 반응하여 짧아지도록 단부 사이에서 각각의 이중-단부 지탱 부재의 전체 길이에서 변형될 수 있게 하거나 혹은 단부에 가해진 서로 반대의 인장력들에 반응하여 길어지도록 단부 사이에서 지탱 부재의 전체 길이에서 변형될 수 있게 한다. 가드레일 지지부(16)의 가드레일 지지부 포스트와 결합된 가드레일이 예를 들어 도 10에서 화살표로 표시된 것과 같이 측면으로부터 충돌된 경우, 포스트는 힘 방향으로 기울어질 것이다. 도 11은 도 10에서 화살표로 표시된 것과 같이 우측으로 안내되는 충돌 힘들로 인해 우측을 향해 기울어진 가드레일 지지부를 도시한다.

도 11에 도시된 것과 같이 좌측 지탱 부재에 동시에 인장력들이 가해지고 변형되어 특정 각도로 펴지는(straightened out) 것을 유의해야 한다. 반면, 우측 재탱 부재는 부분적으로 찌그러지고(collapsed), 우측 지탱 부재의 단부는 지탱 부재가 정상 형상에 있었을 때보다 더 가깝게 위치된다. 따라서, 지탱 부재들은 측면 충격을 흡수하도록 협력하며(cooperated) 기울어진 가드레일 지지부 포스트의 위치에서 포스트, 블록아웃 및 가드레일이 특정 각도로 기울어지는 것에 대해 저항하고 이를 조절한다.

각각의 가드레일 지지부(16)의 가드레일 지지부 베이스(78)는 서로 맞은편에 있는 가드레일 지지부 베이스 단부 부분(86)들을 가진다. 가드레일 지지부 베이스는 가드레일 지지부 베이스 단부 부분들에서 예를 들어 도 14-16에 도시된 것과 같이 기계적 파스너(88)들에 의해 적절하게 지면에 결부된다. 이러한 파스너들은 지면 내에 매립된 소켓(도시되지 않음) 내에 스레드구성된 볼트들일 수 있다. 가드레일 지지부 베이스의 나머지 부분(remainder)과 각각의 지지부 베이스 단부 부분 사이에 취약선(90)이 형성되며 이들 사이에서 파손되기 쉬운 연결을 제공한다. 또한, 도 16에 도시된 것과 같이, 가드레일 지지부 베이스의 폭은 상기 위치에서 노치(notch) 만큼 취약선의 위치에서 줄어들며(lessened), 상기 노치는 도면부호(92)로 표시된다.

도 14는 예를 들어 차량이 임팩트 헤드와 충돌할 때와 같이 전방 측면 또는 임팩트 헤드 측면으로부터 가드레일 지지부 포스트에 가해진 힘을 예시한다. 이 힘이 충분히 크면, 포스트는 도 15에 도시된 위치로 쓰러질 것이다(knocked over). 위에서 기술된 취약선과 노치 특징부들로 인해, 가드레일 지지부 베이스는 지탱 부재(82)들과 함께 도 15에 도시된 것과 같이 굽혀질 것이다(bend over). 단부 부분들은 지면에 결부된 상태로 유지될 것이다. 이는 손상된 가드레일 지지부를 다른 가드레일 지지부로 교체하는 과정을 단순화시키고 용이하게 하며, 지면으로부터 기계적 파스너(88)를 분리시키고 손상을 입히지 않고도 교체 가드레일 지지부를 설치하도록 재사용하는 문제일 뿐이다.

이제, 특히 도 12 및 13을 보면, 백스톱 구조물(14)의 작동과 요소들이 기술될 것이다. 백스톱 구조물(14)은 상부 방향으로 연장되고 베이스 플레이트들에 결부된 백스톱 포스트(96)들의 하측 부분들과 지면에 고정된 베이스 플레이트(94)를 포함하는 하측 부분을 포함한다. 기울어진 지탱 부재(98)들이, 지면에 고정된 인접한 지탱 베이스(100)로부터 백스톱 포스트(96)로 상부를 향해 연장된다.

포스트에 의해 지지되는 백스톱 구조물의 그 외의 모든 다른 구조물 뿐만 아니라 기울어진 지탱 부재들과 상호연결된 지점 상의 백스톱 포스트 부분들은 이제부터 백스톱 상측 부분으로 간주되고 백스톱 상측 부분으로 지칭된다. 백스톱 상측 부분은 도면부호(102)로 표시된다.

케이블(24)의 원위 단부는 적절한 하드웨어에 의해 백스톱 상측 부분(102)에 결부된다. 보다 구체적으로, 케이블은 백스톱 상측 부분에 탈착 가능하게 연결되며(releasably connected), 단부가 개방된 슬롯(108) 내에 위치된 케이블 단부는 백스톱 상측 부분의 맞은편 단부들에 형성된다. 케이블 단부에 스레드구성된 너트(109)는 슬롯 내에 위치된 인장 케이블을 유지한다. 위에서 언급한 것과 같이, 케이블들은 가드레일(18, 20)들에 의해 둘러싸이고(encompassed) 상기 가드레일을 따라 연장된다. 가드레일(도 12, 13 및 33에서 가상으로 도시됨)은 도시된 것과 같이 가드레일(18, 20)의 내부 방향으로 안내된 상측 굽힘부들을 수용하고 일반적으로 V자 형태의 횡단면을 가진 백스톱 상측 부분의 맞은편 측면들에서 백스톱 웨지 램프 또는 가이드(104)에 결부된다. 파손되기 쉬운 볼트(106)와 너트 형태의 커넥터가, 충분한 전단력(shear force)들이 두 구조적 요소들 사이에 존재할 때, 파손되는 가드레일과 가이드 사이에 상호연결을 제공한다. 즉 차량이 충돌 감쇠기 가드레일 장치와 충돌하여 미리 결정된 크기(magnitude)를 가진 힘들이 최단부측 가드레일 섹션에 제공될 때, 백스톱 구조물에 위치된 가드레일의 최단부측 가드레일 섹션들은 백스톱 상측 부분으로부터 분리될 것이다. 가이드 또는 웨지 램프(104)는 차량 충돌에 의해 야기된 가드레일 섹션이 도 25, 26 및 33에 도시된 것과 같이 백스톱 구조물을 지나 외부 방향으로 직접적으로 움직이며(direct movement) 백스톱 구조물의 후방을 향해 연장된다. 게다가, 케이블은 도 33에 도시된 것과 같이 슬롯(108)으로부터 자유로이 빠져 나온다(exit). 또한, 충돌 감쇠기 가드레일 장치와 충돌하여 백스톱 구조물의 상측 부분과 충돌하는 차량은 백스톱 상측 부분이 백스톱 상측 부분 상에 차량이 충돌할 시에 백스톱 하측 부분에 대해 후방 방향으로 굴절되게 할 것이다(deflect). 이것은 예를 들어서 도 18에 예시되어 있는데, 도 17에 예시된 것과 같이 백스톱 구조물의 정상 상태에 비교될 수 있다.

위에서 기술한 것과 같이, 본 발명의 충돌 감쇠기 장치는 차량에 의해 전방으로부터 충돌되었건 또는 측면으로부터 충돌되었건 같에 충돌 감쇠기 또는 쿠션으로서 매우 효과적이다.

도 19-26은 차량에 의해 전방 충격 시간으로부터 차량이 충돌 감쇠기 장치의 백스톱 구조물에 충돌하고 마지막으로 정지하는 지점까지 충돌 감쇠기 장치의 작동과 상태를 순차적으로 예시한다. 이 장치는 차량 또는 차량의 탑승자에 의해 야기된 손상이 종래의 가드레일 구조물, 배리어(barrier), 또는 도로의 위험요소의 끝에서 차량이 충돌하였을 때 발생되는 경우보다 현저히 덜 발생한 상태로 차량이 정지되게 한다.

도 19 및 20은 충돌 감쇠기 장치의 임팩트 헤드 구조물과 정면 충돌하기 바로 전의 차량(110)을 예시한다. 도 21 및 22는 차량이 임팩트 헤드 구조물과 충돌한 뒤의 상황과 임팩트 헤드가 백스톱 구조물의 방향으로 이동하는(displacing) 과정을 도시한다. 이러한 임팩트 헤드의 이동은 조절되고 각각의 임팩트 헤드 부분(40)에 결부된 케이블 결합 구조물에 의해 형성된 구불구불한 경로를 통과하는 케이블에 의해 저항되지만(resisted), 임팩트 헤드는 후방 방향으로 이동하며 이에 따라 지지부들로부터 가드레일(18, 20)의 전방 가드레일 섹션들이 전단되고(shearing), 또한 이러한 과정에서 가드레일 지지부들이 쓰러지기 시작한다(knock down). 이러한 구조적 특징부들은 정면 충돌에 의해 발생된 힘들을 흡수하고 분산시키기 위해 효율적으로 협력한다(cooperate).

도 23 및 24는 차량이 백스톱 구조물을 향해 지속적으로 이동하며, 모든 가드레일 지지부들이 실질적으로 쓰러지거나 혹은 쓰러지고 있는 과정에 있는 것을 예시한다. 또한, 가드레일의 최후방측 가드레일 섹션(22)은 최전방측 가드레일 섹션들과 함께 후방 방향으로 이동하기 시작한다.

도 25 및 26은 백스톱 구조물과 결합되고 난 뒤의 차량을 예시한 도면이다. 가드레일은 백스톱 구조물에 대해 후방 방향으로 이동되고 차량 또는 차량 탑승자에 손상을 끼치지 않은 위치에 배치된다.

도 27-32는 측면 충격 동안 충돌 감쇠기 장치의 기능과 구조를 예시한 도면이다. 충돌 힘들은 신속히 흡수되고 감쇠가 발생하여 차량이 충돌 감쇠기 장치로부터 물러나도록(back away) 재안내하여(re-direct) 게이팅(gating)이 발생할 수 없게 하는 것을 볼 수 있을 것이다. 다시, 케이블, 가드레일 및 가드레일 지지부들은 차량과 차량 탑승자를 보호하는 방식으로 힘들을 흡수하고 분산키시기 위해 독특한 방법으로 협력한다.

도 27은 임팩트 헤드 구조물 뒤에 있는 충돌 감쇠기 장치의 한 측면에 접근하는 차량을 예시한다. 도 28은 충돌 바로 직후의 초기 상태를 도시한다. 도 29는 충격 측면 상이 아니라 통과된 가드레일 또는 도달된 가드레일을 가지지 않고도 차량의 경로(course)가 어떤 방식으로 재안내되는지를 예시한 도면으로서, 충돌의 심각성에 따라 하나의 케이블 또는 두 케이블 모두 상기 재안내되는 중요한 요인이 된다.

도 30은 충돌 감쇠기 장치의 주 축(main axis)에 대해 거의 평행한 위치로 안내되는 차량을 예시한다. 도 31은 백스톱 구조물에 도달하기 전에 충돌 감쇠기 장치로부터 완전히 벗어나도록 재안내된 차량을 도시한다. 도 32는 충돌 사고가 끝나고 난 뒤 충돌 감쇠기 장치를 예시한다.

Claims (10)

1. 지면으로부터 상부 방향으로 연장되는 하나 이상의 가드레일 지지부를 포함하는 충돌 감쇠기 장치에 있어서, 상기 가드레일 지지부는 가드레일 지지부 베이스, 상기 가드레일 지지부 베이스로부터 상부 방향으로 연장되는 가드레일 지지부 포스트 및 차량이 충돌 감쇠기 장치에 충돌할 때 발생한 충격에 의해 상기 가드레일 지지부 포스트의 측면 기울어짐 이동에 저항하기 위해 상기 가드레일 지지부 포스트를 지탱하는 가드레일 지지부 지탱 구조물을 포함하고, 상기 가드레일 지지부 지탱 구조물은 단부에서 가드레일 지지부 베이스에 고정되고 가드레일 지지부 베이스로부터 거리가 떨어져 있는 위치에서 가드레일 지지부 포스트에 고정된 이중-단부 지탱 부재를 포함하며, 상기 이중-단부 지탱 부재는 상기 가드레일 지지부 베이스와 가드레일 지지부 포스트 사이에 형성된 굽힘부들을 가지고 이에 따라 단부 사이에서 상기 이중-단부 지탱 부재의 전체 길이가 단부에 가해진 서로 반대의 압축력들에 반응하여 짧아질 수 있게 되며 단부 사이에서 상기 이중-단부 지탱 부재의 전체 길이가 단부에 가해진 서로 반대의 인장력들에 반응하여 길어질 수 있게 되는 충돌 감쇠기 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 가드레일 지지부 베이스는 맞은편에 있는 가드레일 지지부 베이스 단부 부분들을 가지며, 상기 가드레일 지지부 베이스는 상기 가드레일 지지부 베이스 단부 부분들에서 기계적 파스너(mechanical fastener)들에 의해 지면에 결부되고, 상기 가드레일 지지부 베이스 단부 부분들은 상기 가드레일 지지부 베이스의 나머지 부분에 파손되기 쉽게 연결되며(frangibly connected), 상기 가드레일 지지부 베이스 단부 부분들은, 심지어 상기 가드레일 지지부 베이스 단부 부분들 사이의 상기 가드레일 지지부 베이스와 상기 가드레일 지지부 포스트가 차량 충돌의 결과로 쓰러진 후에도, 상기 기계적 파스너들에 의해 지면에 결부된 상태로 유지되는 것을 특징으로 하는 충돌 감쇠기 장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 가드레일 지지부 지탱 구조물은 상기 이중-단부 지탱 부재들 중 2개의 이중-단부 지탱 부재를 포함하며, 상기 이중-단부 지탱 부재들은 상기 가드레일 지지부 포스트의 맞은편 측면들에 위치되고 상기 가드레일 지지부 포스트의 맞은편 측면들에 따라 상기 가드레일 지지부 베이스 상의 위치들로 연장되는 것을 특징으로 하는 충돌 감쇠기 장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 장치는 상기 가드레일 지지부의 맞은편 측면들 위에 위치되고 상기 가드레일 지지부에 의해 지지되며 거리가 떨어져 있는 2개의 평행한 가드레일을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 충돌 감쇠기 장치.
5. 제 2 항에 있어서,
   가드레일 지지부 베이스의 나머지 부분과 가드레일 지지부 베이스 단부 부분들 사이의 가드레일 지지부 베이스 내에 취약선(line of weakness)이 형성되는 것을 특징으로 하는 충돌 감쇠기 장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   가드레일 지지부 베이스의 폭은 취약선의 단부에서 노치(notch) 만큼 취약선의 위치에서 줄어드는 것을 특징으로 하는 충돌 감쇠기 장치.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 장치는 서로 거리가 떨어져 있으며 지면으로부터 상부 방향으로 연장되는 복수의 가드레일 지지부 등의 구조물을 포함하는 것을 특징으로 하는 충돌 감쇠기 장치.
8. 제 3 항에 있어서,
   상기 지탱 부재 중 한 지탱 부재는 서로 반대의 인장력들이 가해져서 길어지고 이와 동시에 상기 지탱 부재의 다른 부재는 서로 반대의 압축력들이 가해져서 짧아지는 것을 특징으로 하는 충돌 감쇠기 장치.
9. 제 2 항에 있어서,
   상기 가드레일 지지부 베이스 단부 부분들 사이에서 상기 가드레일 지지부 베이스는 기계적 파스너들에 의해 지면에 연결되지 않는 것을 특징으로 하는 충돌 감쇠기 장치.
10. 충돌 감쇠기 장치에 있어서,
    상기 장치는:
    - 지면 위에 위치된 임팩트 헤드를 포함하는 임팩트 헤드 구조물을 포함하고, 상기 임팩트 헤드는 나란하게 배열된 제 1 및 제 2 임팩트 헤드 부분들을 포함하며;
    - 상기 임팩트 헤드 구조물로부터 거리가 떨어져 있는 백스톱 구조물을 포함하고;
    - 상기 임팩트 헤드 구조물로부터 상기 백스톱 구조물로 연장되는 이중-단부 구조의(double-ended) 제 1 및 제 2 케이블을 포함하며, 상기 두 케이블의 맞은편 단부들은 상기 임팩트 헤드 구조물과 백스톱 구조물에 위치되고 상기 임팩트 헤드 구조물과 백스톱 구조물에 연결되며;
    - 상기 임팩트 헤드 구조물과 백스톱 구조물 사이에 배열된 지면으로부터 상부 방향으로 연장되는 복수의 가드레일 지지부를 포함하고, 상기 가드레일 지지부들은 서로 거리가 떨어져 있으며;
    - 서로 평행하게 배치되고 서로 거리가 떨어져 있는 제 1 및 제 2 가드레일을 포함하는 가드레일 구조물을 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 가드레일은, 각각, 상기 가드레일 지지부들에 의해 지지되는 복수의 상호연결된 가드레일 섹션들을 포함하고 상기 임팩트 헤드 구조물과 백스톱 구조물 사이에서 연장되며 상기 임팩트 헤드 구조물과 백스톱 구조물에 연결되고, 각각의 제 1 및 제 2 가드레일의 상기 가드레일 섹션들의 일부분 이상은 상기 임팩트 헤드의 움직임(movement)에 반응하여 서로 상기 백스톱 구조물을 향해 이동할 수 있으며, 상기 제 1 및 제 2 케이블은 상기 임팩트 헤드 구조물과 백스톱 구조물 사이에서 인장되고(tensioned), 상기 제 1 케이블은 제 1 가드레일의 내측 표면을 따라 상기 제 1 가드레일의 길이가 연장되며 상기 제 2 케이블은 제 2 가드레일의 내측 표면을 따라 상기 제 2 가드레일의 길이가 연장되고;
    - 제 1 케이블과 마찰 결합상태에 있는 상기 임팩트 헤드에 결부된 제 1 케이블 결합 구조물과 제 2 케이블과 마찰 결합상태에 있는 상기 임팩트 헤드에 결부된 제 2 케이블 결합 구조물을 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 케이블 결합 구조물들은 상기 임팩트 헤드와 결합 작동되어 상기 제 1 및 제 2 케이블에 마찰력을 가하여 상기 임팩트 헤드 내로 충돌하는 차량에 의해 상기 임팩트 헤드가 상기 백스톱 구조물을 향해 움직이는 것에 대해 저항하고 이 움직임을 조절하며, 상기 제 1 및 제 2 케이블 결합 구조물은 상기 제 1 및 제 2 케이블을 위한 구불구불한 경로(tortuous pathway)를 형성하며, 상기 케이블들은 상기 구불구불한 경로를 따라 하나 이상의 굽힘부(bend)를 형성하는 충돌 감쇠기 장치.

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