KR20060014546A

KR20060014546A - 고속차랑용 자기식 충돌 댐핑장치

Info

Publication number: KR20060014546A
Application number: KR1020040063125A
Authority: KR
Inventors: 박기환; 이갑진; 김용대
Original assignee: 광주과학기술원
Priority date: 2004-08-11
Filing date: 2004-08-11
Publication date: 2006-02-16
Also published as: KR100600477B1

Abstract

본 발명은 고속으로 주행하는 차량의 충돌에 대응하는 운동과 자기장에 의하여 충돌력을 효과적으로 흡수·완화할 수 있는 고속차량용 자기식 충돌 댐핑장치를 개시한다. 본 발명은 지면에 차량의 충돌에 대응하여 이동할 수 있도록 설치되어 있는 방호벽체와, 방호벽체의 하부에 제공되어 있으며 차량과의 충돌력을 흡수·완화할 수 있도록 자기장과 유도전류의 발생에 의하여 차량의 방호벽체의 이동을 억제하는 댐핑력발생수단과, 방호벽체의 이동을 안내하는 가이드수단으로 구성된다. 또한, 댐핑력발생수단은 방호벽체의 하면에 장착되어 있는 제1 자성체판과, 제1 자성체판의 하면에 부착되어 있는 다수의 영구자석들과, 방호벽체의 이동방향을 따라 영구자석들에 대하여 공극을 유지하도록 장착되어 있으며 영구자석들의 자기장에 의하여 유도전류를 발생하는 도체판과, 도체판의 하부에 장착되어 있고 제1 자성체판과의 사이에 영구자석들의 자기장을 집속하여 폐자기회로를 형성하는 제2 자성체판으로 구성된다. 본 발명에 의하면, 차량의 충돌에 대응하는 방호벽체의 운동과 자기식 댐핑작용에 의하여 충돌력과 운동에너지를 효과적으로 흡수·완화시킬 수 있다. 또한, 차량의 진행방향을 그대로 유지하면서 운동에너지를 흡수·완화할 수 있으며, 이 결과 방호벽체에 충돌한 차량에 의한 2차 사고를 방지하여 운전자의 안전을 보장할 수 있는 효과가 있다.

Description

고속차랑용 자기식 충돌 댐핑장치{APPARATUS FOR MAGNETIC TYPE DAMPING COLLISION FORCE OF HIGH SPEED VEHICLE}

도 1은 본 발명에 따른 자기식 충돌 댐핑장치의 구성을 나타낸 사시도,

도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도,

도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도,

도 4는 본 발명에 따른 자기식 충돌 댐핑장치에서 제1 자성체판과 영구자석들을 나타낸 사시도,

도 5는 본 발명에 따른 자기식 충돌 댐핑장치에서 영구자석과 동판을 부분적으로 나타낸 사시도,

도 6은 본 발명에 따른 자기식 충돌 댐핑장치에서 댐핑력발생수단의 작용을 설명하기 위하여 동판을 부분적으로 나타낸 정면도이다.

♣도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣

1: 지면 2: 차량

10: 방호벽체 12: 바퀴

14: 탄성부재 20: 댐핑력발생수단

22: 제1 자성체판 24: 영구자석들

28: 도체판 30: 제2 자성체판

40: 설치홈 42: 보조탄성부재

50: 가이드수단 52, 54: 가이드레일

60: 커버

본 발명은 고속차량용 자기식 충돌 댐핑장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고속으로 주행하는 차량의 충돌에 대응하는 운동과 자기장에 의하여 충돌력을 효과적으로 흡수·완화할 수 있는 고속차량용 자기식 충돌 댐핑장치에 관한 것이다.

주지하고 있는 바와 같이, 차량이 도로를 이탈하여 충돌할 우려가 있는 시설물의 전방에 충돌완화 구조물을 설치하고 있다. 충돌완화 구조물은 충돌하는 차량을 정지 및 회귀시키는 기능을 가지며 충돌력을 흡수·완화시켜 운전자와 탑승자의 안전을 보장한다. 또한, 충돌완화 구조물은 급커브 위험 지역에서 차량의 측면 충돌시에는 차량의 운동에너지를 점진적으로 흡수·완화시켜 운전자가 차량에 대한 제어력을 상실하지 않고 원래의 진행방향으로 주행할 수 있게 한다.

종래의 충돌완화 구조물은 철제 드럼(Drum), 하이드로셀 샌드위치(Hydro cell sandwich), 하이드로셀 클러스터(Hydro cell cluster), 모래채우기 플라스틱 통, 다층 스프링 판재 등 다양한 구조 및 소재로 제작되고 있다. 그러나 종래의 충돌완화 구조물은 차량의 충돌시 충돌력의 흡수 성능이 낮기 때문에 차량과 운전자 에게 큰 피해를 주는 문제가 있다. 또한, 충돌완화 구조물이 보유하는 자체의 탄성력에 의하여 차량이 반발력을 부여받아 튀어져 나오거나 차량의 진행방향이 변경되면서 후행의 차량이 선행의 사고 차량과 추돌 사고를 일으키는 등 2차 사고를 유발시키는 원인이 되고 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 여러 가지 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 차량의 충돌에 대응하는 운동과 자기식 댐핑작용에 의하여 충돌력과 운동에너지를 효과적으로 흡수·완화시킬 수 있는 고속차량용 자기식 충돌 댐핑장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 차량의 진행방향을 그대로 유지하면서 운동에너지를 흡수·완화할 수 있는 고속차량용 자기식 충돌 댐핑장치를 제공하는데 있다.

이와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 지면에 차량의 충돌에 대응하여 이동할 수 있도록 설치되어 있는 방호벽체와; 방호벽체의 하부에 제공되어 있으며, 차량과의 충돌력을 흡수·완화할 수 있도록 자기장과 유도전류의 발생에 의하여 방호벽체의 이동을 억제하는 댐핑력발생수단과; 방호벽체의 이동을 안내하는 가이드수단으로 이루어지는 고속차량용 자기식 충돌 댐핑장치에 있다.

또한, 댐핑력발생수단은 방호벽체의 하면에 장착되어 있는 제1 자성체판과; 제1 자성체판의 하면에 부착되어 있는 다수의 영구자석들과; 방호벽체의 이동방향을 따라 영구자석들에 대하여 공극을 유지하도록 장착되어 있으며, 영구자석들의 자기장에 의하여 유도전류를 발생하는 도체판과; 도체판의 하부에 장착되어 있고, 제1 자성체판과의 사이에 영구자석들의 자기장을 집속하여 폐자기회로를 형성하는 제2 자성체판으로 구성되어 있는 것에 있다.

이하, 본 발명에 따른 고속차량용 자기식 충돌 댐핑장치에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도면들에 의거하여 상세하게 설명한다.

먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 고속차량용 자기식 충돌 댐핑장치는 지면(1) 또는 도로에 차량(2)의 충돌에 대응하여 이동할 수 있도록 설치되어 있는 방호벽체(10)를 구비한다. 방호벽체(10)의 하부 양쪽에는 방호벽체(10)가 자유롭게 이동할 수 있도록 다수의 바퀴(12)들이 장착되어 있다. 방호벽체(10)는 합성수지 또는 콘크리트를 소재로 허니콤 구조(Honeycomb structure)로 구성할 수 있다. 그리고 방호벽체(10)의 전면에는 차량(2)과의 충돌에 의하여 발생하는 충돌력을 흡수·완화시킬 수 있는 탄성부재(14)가 부착되어 있다. 탄성부재(14)는 고무 판재, 우레탄 판재, 스프링 판재를 사용할 수 있다.

도 2 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 고속차량용 자기식 충돌 댐핑장치는 차량(2)과의 충돌력을 흡수·완화할 수 있도록 자기장과 유도전류의 발생에 의하여 방호벽체(10)의 이동을 억제하는 댐핑력발생수단(20)을 구비하며, 댐핑력발생수단 (20)은 방호벽체(10)의 하부에 제공되어 있다. 댐핑력발생수단(20)은 방호벽체(10)의 하면에 장착되어 있는 제1 자성체판(22)과, 제1 자성체판(22)의 하면에 부착되어 있는 다수의 영구자석(24)들과, 방호벽체(10)의 이동방향을 따라 영구자석(24)들에 대하여 공극(26)을 유지하도록 장착되어 있으며 영구자석(24)들의 자기장에 의하여 유도전류(Eddy current)를 발생하는 도체판(28)과, 도체판(28)의 하부에 장착되는 제2 자성체판(30)으로 구성되어 있다.

제1 및 제2 자성체판(22, 30)은 영구자석(24)들의 자기장을 집속하여 제1 및 제2 자성체판(22, 30) 사이에 고밀도의 폐자기회로를 형성한다. 제1 및 제2 자성체판(22, 30)은 자속의 손실을 최소화할 수 있도록 다수의 규소강판을 적층하여 구성할 수 있으며, 도체판(28)은 유도전류의 손실을 최소화할 수 있도록 동판을 사용할 수 있다. 영구자석(24)들은 N극과 S극이 상하로 자화되어 있는 버티컬타입 (Vertical type) 영구자석을 사용하고, 영구자석(24)들은 그 N극과 S극이 교번적으로 배열되어 있다. 즉, 서로 인접하는 영구자석(24)들은 반대의 극성을 갖도록 도체판(28)에 장착되어 있다.

댐핑력발생수단(20)의 영구자석(24)들에 의하여 제1 및 제2 자성체판(22, 30) 사이에 형성되는 자기장과, 충돌로 인해 움직이는 자기장에 의하여 발생되는 도체판(28)의 유도전류에 의해 유도자기력이 발생되고 이는 댐핑력(Damping force)으로 작용되어 차량과의 충돌력을 흡수·완화할 수 있게 된다. 도 4에는 영구자석(24)들이 직교좌표계에 배열되어 있는 것이 도시되어 있다. 도 1 내지 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 댐핑력발생수단(20)의 도체판(28)과 제2 자성체판(30)은 지면(1)의 설치홈(40)에 매립형으로 설치되어 있다.

도 1 내지 도 3을 다시 참조하면, 본 발명의 고속차량용 자기식 충돌 댐핑장치는 방호벽체(10)의 이동을 직선운동으로 안내하는 가이드수단(50)을 구비한다. 가이드수단(50)은 방호벽체(10)의 바퀴(12)들을 포함하며, 가이드수단(50)의 가이 드레일(52, 54)은 방호벽체(10)의 바퀴(12)들을 수용하여 안내할 수 있도록 설치홈(40)의 양쪽에 평행하게 형성되는 가이드홈(Guide groove)으로 구성되어 있다.

한편, 가이드수단(50)은 바퀴(12)들을 삭제하고 방호벽체(10)의 하면 양측을 지지하는 롤러들로 구성하거나 리니어모션가이드(Linear motion guide)로 구성할 수 있다. 리니어모션가이드는 지면(1)에 방호벽체(10)의 이동방향을 따라 평행하게 장착되는 한쌍의 가이드레일과, 가이드레일을 따라 슬라이딩운동할 수 있도록 방호벽체(10)의 하면에 장착되는 다수의 슬라이더(Slider)로 구성할 수 있다. 리니어모션가이드는 방호벽체(10)의 이동방향을 따라 평행하게 장착되는 한쌍의 가이드바(Guide bar)와, 가이드바를 따라 슬라이딩운동할 수 있도록 방호벽체(10)의 하면에 장착되는 다수의 볼부시(Ball bush)로 구성할 수 있다.

도 1과 도 3을 참조하면, 본 발명의 고속차량용 자기식 충돌 댐핑장치는 차량(2)과의 충돌에 의하여 이동하는 방호벽체(10)의 후면을 지지하는 보조탄성부재(42)를 구비한다. 보조탄성부재(42)는 탄성을 갖는 고무, 우레탄을 소재로 제작하거나 압축코일스프링, 다층 스프링판으로 구성할 수 있다. 한편, 방호벽체(10)의 초기위치시 방호벽체(10)의 후방에 노출되는 설치홈(40)과 가이드레일(52, 54)의 상부를 차단할 수 있도록 유연성을 갖는 커버(60)가 덮혀 있으며, 커버(60)는 벨로즈(Bellows)나 유연성을 갖는 비닐을 소재로 구성할 수 있다.

지금부터는 이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 고속차량용 자기식 충돌 댐핑장치에 대한 작용을 설명한다.

도 1과 도 3을 참조하면, 고속도로, 자동차 전용도로, 경사로 등의 도로를 고속으로 주행하던 차량(2)이 운전자의 실수, 차량(2)의 이상 등에 의하여 도로를 이탈하면서 방호벽체(10)의 전면에 충돌할 경우, 탄성부재(14)는 충돌력을 1차로 흡수·완화시키며, 차량(2)의 충돌에 의하여 발생하는 충돌력이 전달되는 방호벽체(10)는 도 3에 화살표 "A"로 도시되어 있는 바와 같이 후방으로 이동하게 된다. 그리고 방호벽체(10)의 바퀴(12)들은 가이드레일(52, 54)을 따라 직선운동으로 안내하며, 방호벽체(10)의 이동에 의하여 차량(2)의 충돌력은 2차로 흡수·완화된다.

도 4 내지 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 영구자석(24)들의 자기장은 제1 및 제2 자성체판(22, 30)에 집속되면서 제1 및 제2 자성체판(22, 30) 사이에 자기장을 형성한다. 방호벽체(10)의 이동에 의하여 영구자석(24)들의 자기장에 의하여 도체판(28)에는 도 5에 은선으로 도시되어 있는 바와 같이 유도전류(i)가 발생된다.

영구자석(24)들의 자기장과 도체판(28)에 발생되는 유도전류(i) 사이에는 유도자기력에 의한 댐핑력이 발생된다. 댐핑력은 수학식 1에 의하여 구할 수 있다.

여기서,

는 도체판의 전기도전율, B는 자기장의 자속밀도, d는 도체판의 두께, h는 도체판의 폭, R은 영구자석의 반경, N은 영구자석의 개수,

는 방호벽체의 이동속도를 나타낸다.

이와 같은 댐핑력에 의하여 차량(2)의 충돌력과 방호벽체(10)의 운동에너지 가 실질적으로 흡수·완화된다. 댐핑력은 영구자석(24)들의 선형속도, 즉 방호벽체(10)의 이동속도에 비례하여 증가된다. 마지막으로, 댐핑력에 의하여 차량(1)의 충돌력과 방호벽체(10)의 운동에너지가 완전히 제거되면, 방호벽체(10)는 정지된다. 이와 같이 차량(2)의 충돌력과 운동에너지를 방호벽체(10)의 이동과 자기식 댐핑작용에 의하여 단계적으로 흡수·완화시킴으로써, 차량(2)과 운전자를 안전하게 보호할 수 있다. 또한, 방호벽체(10)의 직선운동에 의하여 차량(2)의 진행방향을 그대로 유지시켜 2차 사고를 효과적으로 방지할 수 있다.

한편, 이동하는 방호벽체(10)의 후면은 보조탄성부재(42)에 지지되어 정지되고, 보조탄성부재(42)는 방호벽체(10)의 운동에너지를 4차로 흡수·완화시킨다. 커버(60)는 설치홈(40)과 가이드레일(52, 54)의 상부를 차단하여 먼지, 빗물 등이 설치홈(40)과 가이드레일(52, 54)에 유입되는 것을 방지한다.

이상에서 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 고속차량용 자기식 충돌 댐핑장치에 의하면, 차량의 충돌에 대응하는 방호벽체의 운동과 자기식 댐핑작용에 의하여 충돌력과 운동에너지를 효과적으로 흡수·완화시킬 수 있다. 또한, 차량의 진행 방향을 그대로 유지하면서 운동에너지를 흡수·완화할 수 있으며, 이 결과 방호벽체에 충돌한 차량에 의한 2차 사고를 방지하여 운전자의 안전을 보장할 수 있는 효과가 있다.

Claims

지면에 차량의 충돌에 대응하여 이동할 수 있도록 설치되어 있는 방호벽체와;

상기 방호벽체의 하부에 제공되어 있으며, 상기 차량과의 충돌력을 흡수·완화할 수 있도록 자기장과 유도전류의 발생에 의하여 상기 방호벽체의 이동을 억제하는 댐핑력발생수단과;

상기 방호벽체의 이동을 안내하는 가이드수단으로 이루어지는 고속차량용 자기식 충돌 댐핑장치.
제 1 항에 있어서, 상기 방호벽체의 전면에 상기 차량과의 충돌력을 흡수·완화할 수 있는 탄성부재가 부착되어 있는 고속차량용 자기식 충돌 댐핑장치.
제 1 항에 있어서, 상기 댐핑력발생수단은,

상기 방호벽체의 하면에 장착되어 있는 제1 자성체판과;

상기 제1 자성체판의 하면에 부착되어 있는 다수의 영구자석들과;

상기 방호벽체의 이동방향을 따라 상기 영구자석들에 대하여 공극을 유지하도록 장착되어 있으며, 상기 영구자석들의 자기장에 의하여 유도전류를 발생하는 도체판과;

상기 도체판의 하부에 장착되어 있고, 상기 제1 자성체판과의 사이에 상기 영구자석들의 자기장을 집속하여 폐자기회로를 형성하는 제2 자성체판으로 구성되어 있는 고속차량용 자기식 충돌 댐핑장치.
제 3 항에 있어서, 상기 영구자석들 각각은 그 N극과 S극이 교번적으로 배열되어 있는 고속차량용 자기식 충돌 댐핑장치.
제 3 항에 있어서, 상기 댐핑력발생수단의 도체판과 제2 자성체판은 상기 지면에 형성되어 있는 설치홈에 매립형으로 설치되어 있고, 상기 설치홈의 후방에 상기 방호벽체와의 충돌력을 흡수·완화할 수 있도록 보조탄성부재가 장착되어 있는 고속차량용 자기식 충돌 댐핑장치.
제 1 항에 있어서, 상기 가이드수단은,

상기 방호벽체의 하부 양쪽에 장착되어 있는 다수의 바퀴들과;

상기 바퀴들을 수용하여 상기 방호벽체의 이동을 직선운동으로 안내할 수 있도록 상기 지면에 구성되어 있는 가이드레일로 이루어지는 고속차량용 자기식 충돌 댐핑장치.