KR20060025117A

KR20060025117A - 차량용 충돌완충장치

Info

Publication number: KR20060025117A
Application number: KR1020057001671A
Authority: KR
Inventors: 세이 야마사키; 다카마사 나카지마
Original assignee: 엔케이씨 가부시키가이샤; 히라오카 가부시키가이샤; 오사카 프리펙투랄 가브먼트
Priority date: 2003-10-08
Filing date: 2004-07-29
Publication date: 2006-03-20
Also published as: TWI343438B; JP4110426B2; US7287930B2; CN100582375C; TW200519273A; JPWO2005035877A1; US20060099030A1; WO2005035877A1; CN1697905A

Abstract

본 발명은 낮은 설치비용으로 좁은 설치공간 내에 설치할 수 있고, 충돌한 차량을 긴급정지시키고, 아울러 차량이 받는 충격을 효과적으로 완화할 수 있는 차량용 충돌완충장치로서, 차량의 충돌에 의해 형성하여 차량이 받는 충격을 경감하는 완충체(10A)와, 완충체(10A)를 지지하는 지지체(20A)와, 지지체(20A)를 세워진 자세로 설치영역(E)에 홀딩시키는 홀딩부(30A)를 구비하고, 지지체(20A)에 소정의 설정값 이상의 하중이 가해지면 파괴되고, 지지체(20A)가 세워진 자세로 설치영역에 홀딩된 상태를 해제하는 해제부로서 컷팅부(31A)를 구비하고, 지지체(20A)가 상기 설정값보다도 작은 하중으로 소성변형한다.

차량충돌완충, 완충체, 지지체, 홀딩부, 컷팅부

Description

차량용 충돌완충장치{VEHICLE IMPACT ATTENUATOR}

본 발명은 차량의 충돌이 예측되는 노면(路面) 또는 노면 주변에 설치되고, 충돌한 차량을 긴급정지시키면서 차량이 받는 충격을 완화시키기 위한 차량용 충돌완충장치에 관한 것이다.

중앙분리대 단부, 분기로나 요금소의 분기점 단부 등, 차량의 충돌이 예측되는 부분에는 2차적인 사고의 유발을 방지하고, 승무원 및 차량의 피해를 경감하기 위해서 충돌한 차량을 긴급하게 정지시키면서 차량이 받는 충격을 완화시키기 위한 차량용 충돌완충장치가 설치되어 있다.

이와 같은 차량용 충돌완충장치로서, 우선 구리로 만든 가드레일이나 가드 로프 등의 가드 펜스류(guard fences)를 들 수 있다. 그러나, 이러한 장치는 충돌한 차량이 받는 충격이 크고, 승무원 및 차량에 대한 피해를 효과적으로 억제하는 것이 불가능하였다. 또한, 차량을 크게 파손시키기 쉽고, 사방으로 흩어진 파편 등으로 인해 2차적 사고를 유발하기 쉬웠다.

또한, 다른 차량용 충돌완충장치로서 물을 채운 용기 타입을 들 수 있다. 그 러나, 이 장치 또한, 충돌속도가 큰 경우에는 차량이 받는 충격이 커지게 되는 등의 문제가 있었다. 또한, 차량에 치인 용기가 노면에 흩어지거나, 용기를 친 후에도 차량의 힘이 줄어들지 않고, 차량이 용기의 설치대를 넘어서 반대차선 등으로 넘어가게 되는 등, 2차적 사고를 유발할 수 있다는 문제도 있었다.

이러한 문제를 감안하여, 본원 발명자는 예의 연구를 거듭한 결과, 완충체와, 이를 지지하도록 지면에 고정된 지지체를 구비한 차량용 충격 완충 장치로, 차량충돌시에 설정 이상의 하중이 가해지면, 상기 지지체의 지면에 대한 고정이 해제되어 슬라이드 이동 가능하게 되는 차량용 충돌완충장치를 일본 공개 특허 공보 특개2001-159107호 공보(이하, "특허문헌1"이라 한다) 및 특개2003-64629호 공보(이하, "특허문헌 2"라 한다)에 제안하였다. 이에 따라, 충격을 효과적으로 흡수하여 차량을 긴급하게 정지시키고, 설정값 이상의 하중이 차량에 가해지는 것을 방지하는 것이 가능해졌다.

그러나, 차량용 충돌완충장치는, 중앙분리대 단부 등의 면적이 좁게 한정된 부분에 설치되는 것이 일반적이기 때문에, 원활한 교통을 위해 또는 설치 가능한 부분을 늘리기 위해 장치 자체를 소형화하거나 장치 공간당 충돌하중의 흡수성능을 더 높이는 것이 요구되고 있다. 또한, 차량용 충돌완충장치는, 설치 가능한 부분을 늘리기 위해 설치비용을 더 저렴하게 하는 것이 요구되고 있다.

본 발명은, 좁게 제한된 설치공간내에 설치할 수 있으며, 충돌한 차량을 긴 급정지시키고, 또한 차량이 받는 충격을 효과적으로 완화시킬 수 있는 차량용 충돌완충장치를 제공하는 것을 제1의 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 설치비용을 절감할 수 있는 차량용 충돌완충장치를 제공하는 것을 제2의 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 제1실시예의 차량용 충돌완충장치는 차량의 충돌에 의해 변형하여 차량이 받는 충격을 경감하는 완충체(緩衝體); 이 완충체를 지지하는 지지체; 및 상기 지지체를 세워진 자세로 설치영역에 홀딩시키는 홀딩부(保持部)를 구비하고, 소정의 설정값 이상의 하중이 가해지면 파괴되고, 상기 지지체가 세워진 자세로 설치영역에 홀딩된 상태를 해제시키는 해제부(解除部)를 상기 지지체 또는 홀딩부에 구비하고, 상기 지지체가 상기 설정값보다도 작은 하중으로 소성변형되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 제2실시예의 차량용 충돌완충장치는, 상기 제1실시예의 차량용 충돌완충장치에서, 상기 지지체가, 파이프 형상부재이며, 상기 홀딩부가, 상기 지지체의 하부에 고착되어 있는 연결부와, 상기 설치영역에 직접 설치(植設)되어 상기 연결부를 상기 설치영역에 홀딩시키고, 또한 상기 해제부로서 기능하는 앵커볼트(anchor bolt)를 구비하고,

상기 앵커볼트가, 상기 설정값 이상의 하중이 가해지면 파괴되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 제3실시예의 차량용 충돌완충장치는 상기의 제1실시예의 차량용 충돌완충장치에서, 상기 홀딩부가, 상기 지지체의 하부를 수용하는 상기 설치영역에 형성된 매설홀(burying hole)을 구비하고, 상기 지지체가, 파이프 형상부 재 또는 봉형상부재이며, 상기 매설홀에 수용된 경우에 상기 설치영역의 상부에 위치하는 컷팅부를 구비하고, 상기 컷팅부가, 상기 설정값 이상의 하중이 가해지면 파괴의 기점이 되고, 상기 해제부로서 기능하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 제4실시예의 차량용 충돌완충장치는, 상기 제3실시예의 차량용 충돌완충장치에서, 상기 지지체가, 파이프 형상부재이며, 상기 소성변형(plastic deformation)이 상기 파이프 형상부재를 편평(flattening)하게 되도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 제5실시예의 차량용 충돌완충장치는, 상기 제1실시예의 차량용 충돌완충장치에서, 소정 이상의 하중을 받아서 소성변형하는 코일체를 더 구비하고,

상기 홀딩부가, 상기 지지체의 하부를 수용하는 상기 설치영역에 형성된 매설홀을 구비하고, 상기 지지체가, 파이프 형상부재이며, 상기 설정값보다 작은 하중으로 소성변형되고, 상기 코일체의 양단이, 상기 해제부를 사이에 두고 상기 차량의 충돌에 의해 상기 홀딩이 해제되는 상기 지지체의 상부와, 상기 차량의 충돌 후에도 상기 홀딩이 유지되는 상기 지지체의 하부 또는 상기 홀딩부에 부착되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 제6실시예의 차량용 충돌완충장치는, 상기 제5실시예의 차량용 충돌완충장치에서, 상기 코일체가, 각각의 1권선(turn)이 거의 원형인 복수 권선의 나선 형상이며, 중심 지름이 110mm 이상 130mm이하, 선지름이 30mm 이상 40mm 이하, 권선수가 3이상 20이하이며, SS(structural steel)재로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 제7실시예의 차량용 충돌완충장치는, 상기의 제1실시예의 차량용 충돌완충장치에서, 상기 지지체가, 복수 인접하여 설치영역에 홀딩되고, 상기 완충체가, 모든 상기 지지체에 의해 지지되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 제8실시예의 차량용 충돌완충장치는, 상기 제3, 제4 또는 제5실시예의 차량용 충돌완충장치 중 어느 하나에서, 상기 홀딩부가, 상기 매설홀에 수용되고, 상기 지지체의 하부를 끼워맞춤(嵌合)에 의해 홀딩하는 끼워맞춤부재(fitting member)를 구비하고, 상기 끼워맞춤부재가, 상기 해제부의 파괴 후에도 거의 형상을 유지할 수 있는 강도로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 제9실시예의 차량용 충돌완충장치는, 상기 제2, 제4 또는 제5실시예의 차량용 충돌완충장치 중 어느 하나에 있어서, 상기 해제부가 파괴에 이르는 상기 설정값이 50kN 이상 900kN 이하의 값이며, 상기 지지체가 편평하게 되는 소성변형을 발생시키는 항복점(yield point) 하중이 25kN 이상 800kN 이하의 값인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 제10실시예의 차량용 충돌완충장치는, 상기 제9실시예의 차량용 충돌완충장치에서, 상기 파이프 형상부재가 철 또는 플라스틱으로 형성되고, 외경이 100mm 이상 800mm 이하의 값이며, 벽 두께(wall thickness)가 0.8mm이상 100mm 이하값인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 제11실시예의 차량용 충돌완충장치는, 상기 제2, 제4 또는 제5실시예의 차량용 충돌완충장치 중 어느 하나에서, 상기 파이프 형상부재의 내측 에 내부완충재가 장진(contain)되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기한 제1실시예의 차량용 충돌완충장치에 따르면, 차량이 충돌하면, 우선 완충체의 변형에 의해 충격을 흡수하고, 이어서 지지체의 소성변형에 의해 충격을 흡수하고, 또한 해제부의 파괴에 이르기까지의 과정에서 충격을 흡수한다. 그리고, 하중이 설정값을 넘는 경우에는, 해제부가 파괴되어 지지체의 홀딩이 해제되기 때문에, 차량이 받는 충격을 소정의 크기까지로 한정할 수 있다. 이와 같이 완충체 및 해제부의 완충작용에 더하여, 지지체의 소성변형에 의해서도 충격을 흡수할 수 있기 때문에, 완충체의 유연성에 더하여, 지지체의 소성변형의 기여분 만큼 높은 충돌하중의 흡수성능을 얻을 수 있다. 이 때, 차량용 충돌완충장치 자체의 체적을 확대할 필요가 없기 때문에, 종래의 것보다도 설치공간당 충돌하중의 흡수성능을 높일 수 있다. 따라서, 좁게 한정된 설치공간 내에 설치할 수 있고, 차량이 받는 충격을 효과적으로 완화할 수 있고, 충돌한 차량을 긴급정지시킬 수 있다. 특히, 상기 지지체의 홀딩이 해제된 때에 차량이 다음의 차량용 충돌완충장치에 충돌하도록, 차량용 충돌완충장치가 복수개 배치(arrangement)되는 경우, 상기한 제1실시예의 차량용 충돌 장치를 사용하면, 배치하는 수를 줄일 수 있고, 이에 따라 설치공간가 대폭 축소된다.

제2실시예의 차량용 충돌완충장치에 따르면, 설정값 이상의 하중이 가해지면, 파괴되는 앵커볼트를 사용함으로써, 지지체의 홀딩을 해제하는 해제부를 용이하게 실현할 수 있다.

제3실시예의 차량용 충돌완충장치에 따르면, 지지체와 홀딩부를 하나의 파이 프 형상부재로 구성할 수 있고, 지지체에 형성한 컷팅부를 해제부로서 이용함으로써, 해제부의 구성을 간단하게 할 수 있고, 이들에 의해 제조비용을 절감할 수 있다. 또한, 지지체의 세움 설치 및 고정은, 지지체의 하부를 설치영역에 설치한 매설홀에 삽입만 하여도 되기 때문에, 설치 작업이 간단하고, 설치비용을 절감할 수 있다. 또한, 설치에 필요한 공간도 좁힐 수 있다. 또한, 컷팅부의 형상에 따라서, 해제부의 항복점 하중이 변화하기 때문에, 파괴강도의 설정을 용이하게 최적화할 수 있다. 이에 따라, 설치장소의 상황에 따른 파괴강도의 해제부를 가지는 차량용 충돌완충장치를 용이하게 제공할 수 있다.

제4실시예의 차량용 충돌완충장치에 따르면, 파이프 형상부재를 지지체로 이용하기 때문에, 완충시의 소성변형으로서는 충돌방향으로 움푹 패이고, 충돌방향에 거의 수직인 방향으로 퍼져 편평하게 된다. 따라서, 높이방향의 굴곡과 더불어서 충돌방향으로부터의 충격을 유연하게 흡수할 수 있다. 또한, 편평화는 충돌방향에 의존하지 않기 때문에 완충작용이 안정된다. 또한, 파이프 형상부재로는 범용품을 이용하는 것이 가능하기 때문에, 제조비용을 절감할 수 있다.

제5 또는 제6실시예의 차량용 충돌완충장치에 따르면, 차량의 충돌에 의해 지지체의 상부가 분리된 후에도, 코일체에 의해 연속적으로 충격을 흡수할 수 있다.

제7실시예의 차량용 충돌완충장치에 따르면, 복수의 지지체를 사용하고 있기 때문에, 지지체의 소성변형의 기여분이 크고, 보다 높은 충돌하중의 흡수성능을 얻을 수 있다. 또한 충돌차량이 받는 하중이 분산된다.

제8실시예의 차량용 충돌완충장치에 따르면, 차량충돌시에 설정값 이상의 하중이 가해져도, 끼워맞춤부재보다 강도가 약한 컷팅부에 충격이 집중된다. 이에 의해, 컷팅부를 원활하게 파괴할 수 있고, 끼워맞춤부재의 손상을 효과적으로 억제할 수 있다. 따라서, 충돌사고의 후처리시, 끼워맞춤부재의 내부 및 주변에 남은 잔해의 제거에 의해 차량용 충돌완충장치 설치용 기초부가 회복되기 때문에, 철거작업이 간단해진다. 또한, 끼워맞춤부재를 재이용하여 차량용 충돌완충장치를 재차 설치할 수 있기 때문에 설치 작업도 간단해진다. 따라서, 설치비용만이 아니라 복구비용을 절감할 수 있고, 또한 작업 시간을 단축하는 것도 가능해진다.

제9실시예의 차량용 충돌완충장치에 따르면, 설정값 및 항복점 하중을 상기의 범위내의 값으로 함으로써, 상술한 효과를 현저하게 얻을 수 있다.

제10실시예의 차량용 충돌완충장치에 따르면, 파이프 형상부재의 항복점 하중을 상술한 범위내의 값으로 할 수 있다.

제11실시예의 차량용 충돌완충장치에 따르면, 파이프 형상부재가 편평하게 될 경우, 충격의 흡수에 기여하는 내부완충재를 이용하기 때문에, 내부완충재의 형상이나 재질 등의 종류, 또는 내부완충재의 유무의 선택에 의해, 파이프 형상부재의 충격 흡수성능을 용이하게 최적화할 수 있다. 이에 의해, 설치장소의 상황에 따른 충격 흡수성능을 가지는 차량용 충돌완충장치를 용이하게 제공할 수 있다.

도1은 본 발명의 제1실시형태에 따른 차량용 충돌완충장치를 나타내는 사시 도.

도2a내지 도2d는, 도1에 나타낸 차량용 충돌완충장치가 차량충돌시에 변형하는 모습을 나타내는 종단면도.

도3은 본 발명의 제2실시형태에 따른 차량용 충돌완충장치를 나타내는 사시도.

도4a내지 도4c는 도3에 나타낸 차량용 충돌완충장치가 차량충돌시에 변형하는 모습을 나타내는 종단면도.

도5는 본 발명의 제3실시형태에 따른 차량용 충돌완충장치를 나타내는 사시도.

도6a 내지 도6d는 도5에 나타낸 차량용 충돌완충장치가 차량충돌시에 변형하는 모습을 나타내는 종단면도.

도7a 내지 도7c는 지지체의 일례를 나타내는 횡단면도.

도8a 내지 도8d는 지지체의 일부를 나타내는 도면으로, 도8a 내지 도8c는, 컷팅부가 형성된 부분을 나타내는 사시도이며, 도8d는 컷팅부가 형성된 부분의 종단면도.

도9a 및 도9b는 끼워맞춤부재(fitting member)의 일례를 나타내는 사시도.

도10a 내지 도10c는 본 발명의 제1실시형태에 따른 차량용 충돌완충장치를 복수개 배치한 레이아웃(layout)의 일례를 나타내는 평면도.

도11a 및 도11b는 본 발명의 제3실시형태에 따른 차량용 충돌완충장치를 복수의 폴(pole)로 지지된 가드레일(guardrail)의 단부 후방에 설치한 모습을 나타내 는 도면으로, 도11a 및 도11b는 각각 사시도 및 평면도.

도12는 본 발명의 제4실시형태에 따른 차량용 충돌완충장치를 나타내는 사시도.

도13a 및 도13b는 도12에 나타낸 차량용 충돌완충장치를 복수개 배치한 레이아웃의 일례를 나타내는 평면도.

도14a 및 도14b는 파이프 형상부재에 있어서의 가압단(加壓端, pressure-applying end)의 변위와 하중과의 관계를 개략적으로 나타내는 도면으로, 도14a는 내부완충재를 구비하지 않은 경우, 도14b는 내부완충재를 구비한 경우를 나타낸 도면.

도15는 본 발명의 제5실시형태에 따른 차량용 충돌완충장치를 나타내는 사시도.

도16a 내지 도16d는 도15에 나타낸 차량용 충돌완충장치가 차량충돌시에 변형하는 모습을 나타내는 종단면도.

도17은 도15에 나타낸 차량용 충돌완충장치에 관한 가압단의 변위와 하중과의 관계를 개략적으로 나타내는 도면.

도18a 및 도18b는 도15에 나타낸 차량용 충돌완충장치에 사용되는 충돌하중을 흡수하는 코일체에 관한 측정 결과를 나타내는 도면.

이하, 본 발명의 실시형태에 관하여, 첨부도면을 참조하면서 설명한다.

(제1실시형태)

도1은, 본 발명의 제1실시형태에 따른 차량용 충돌완충장치의 사시도이며, 도2a 내지 도2d는, 도1에 나타낸 차량용 충돌완충장치가 차량충돌시에 변형하는 모습을 나타내는 종단면도이다.

도1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제1실시형태에 따른 차량용 충돌완충장치(100)는, 차량충돌에 의해 변형하여 차량이 받는 충격을 완화하는 완충체(shock absorber)(10)와, 완충체(10)를 지지하는 지지체(20)와, 설치면(E)에 고정되고, 설치면(E)에 지지체(20)를 세워 설치하여 홀딩하는 홀딩부(30)를 구비하고 있다. 그리고, 홀딩부(30)는 설정값 이상의 하중이 가해지면 파괴되어 지지체(20)의 홀딩을 해제하도록 파괴강도가 설정되어 있는 해제부를 구비하고 있다. 또한, 지지체(20)는 설정값보다 작은 하중으로 소성변형하도록 변형 강도가 설정되어 있다.

홀딩부(30)는, 지지체(20)를 세워진 자세(vertical position)로 홀딩하도록 지지체(20)의 하부에 고착되어 있는 연결부(31)와, 연결부(31)에 설치된 결합공(engaging hole)(32)에 통하게 되고, 설치면(E)에 식설되는 앵커볼트(33)를 구비하고 있다. 앵커볼트(33)가 해제부에 해당하고, 설정값 이상의 하중이 가해지면 파괴되어, 지지체(2)의 홀딩을 해제한다.

여기서, 차량용 충돌완충장치(100)가 설치되는 "설치면"(E)은 노면 또는 노면 근방의 지면, 또는 이 지면상에 설치된 콘크리트 등의 기초부의 상면을 의미한다. 또한, "해제"란 지지체(20)가 설치면(E)상의 고정 장소로부터 이탈된 상태나, 지지체(20)가 넘어진(collapse) 상태 등, 지지체(20)가 완충체(10)를 그 완충작용 이 유효하게 작용하도록 지지할 수 없게 된 상태를 의미한다. 이러한 용어는 같은 의미로 본 명세서 전체에 있어서 이용된다.

완충체(10)는, 발포성 폴리 스틸렌(EPS: expandable polystyrene), 발포 폴리에틸렌, 발포 폴리프로필렌, 발포 폴리우레탄 등의 플라스틱 완충재로 형성되어 있는 것이 바람직하지만, 종이계 완충재나 공기 완충재 등 다른 완충재를 적용할 수도 있다. 또한 본 실시형태에서, 완충체(10)는 중앙에 지지체(20)를 끼워넣기 위한 홀이 구비된 도너츠 형상으로 형성되어 있지만, 차량충돌시에 지지체(20)에 의해 지지될 수 있는 다른 형상으로 할 수도 있다.

지지체(20)는, 파이프 형상의 부재(예를 들면 원통형의 구리관)이며, 상기 소성변형은 파이프 형상의 지지체(20)가 편평하게 되도록 되어 있다. 본 실시형태는, 파이프 형상 지지체(20)는 철로 형성되어 있지만, 다른 금속, 또는 굽힘 강도가 강한 플라스틱 등, 소성변형에 의해 차량충돌시의 충격을 유효하게 흡수할 수 있는 다른 소재를 사용할 수도 있다.

또한, 본 실시형태에서 파이프 형상 지지체(20)는, 내부에 내부완충재(23)가 장진되어 있으며, 비 제거용 뚜껑부(22)로 밀봉되어 있다. 내부완충재(23)로서는, 상기 플라스틱 완충재나 종이계 완충재, 공기 완충재 등 다양한 완충재를 사용할 수 있다. 또한, 내부완충재(23)의 형상 및 크기에 관해서도, 입자 형상, 자갈 크기(pebble-sized)의 것에서, 파이프 형상의 지지체(20)내에 삽입되는 일체형의 통형상의 것까지, 다양한 형상 및 크기의 것이 적용 가능하다. 또한, 이러한 내부완충재(23)를 생략할 수도 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 제1실시형태에 따른 차량용 충돌완충장치(100)는 차량(C)이 충돌하면, 우선 도2b에 나타낸 바와 같이 완충체(10)의 변형에 의해 충격을 흡수하고, 이어서 도2c에 나타낸 바와 같이 지지체(20)의 소성변형에 의해 충격을 흡수하고, 또한 홀딩부(30)의 파괴에 이르기까지의 과정에서 충격을 흡수한다. 그리고, 하중이 설정값을 초과하는 경우에는, 도2d에 나타낸 바와 같이 홀딩부(30)의 앵커볼트(33)가 파괴되고, 지지체(20)의 홀딩이 해제되기 때문에, 차량(C)이 받는 충격을 소정의 크기까지로 한정할 수 있다. 또한, 해제 후, 완충체(10) 및 지지체(20)는 상술한 특허문헌1 또는 2에 기재된 캐스터(caster)나 가이드 레일과 같은 유도수단(미도시)에 의해 거의 세워진 자세인 채로 슬라이딩되는 것이 바람직하다.

이와 같이 본 실시형태에 따른 차량용 충돌완충장치(100)에 따르면, 완충체(10) 및 홀딩부(30)에 의한 완충작용에 덧붙여, 지지체(20)의 소성변형에 의해서도 충격을 흡수할 수 있기 때문에, 완충체(10)의 유연성에 덧붙여, 소성변형의 기여분 만큼 높은 충돌하중의 흡수성능을 얻을 수 있다. 이 때, 차량용 충돌완충장치(100) 자체의 체적을 확대할 필요가 없기 때문에, 종래의 것보다 설치공간당 충격 하중의 흡수성능을 높이는 것이 가능하다. 따라서, 좁게 한정된 설치공간내에 설치할 수 있고, 충돌한 차량(C)을 긴급정지시키고, 아울러 차량(C)이 받는 충격을 효과적으로 완화할 수 있다.

본 실시형태에서는, 파이프 형상의 부재, 예를 들면 원통형의 구리관을 지지체(20)로 이용하기 때문에, 충돌 완충시의 소성변형은, 충돌방향으로 움푹 패이고, 충돌방향에 거의 세워진 방향으로 퍼져 편평하게 된다. 따라서, 높이방향의 굴곡과 더불어, 충돌방향으로부터의 충격을 유연하게 흡수할 수 있다.

또한, 편평화는 충돌방향에 의존하지 않기 때문에 완충작용이 안정된다. 본 실시형태와 같이 완충체(10)를 도너츠 형상으로 하고, 지지체(20)에 원통형의 파이프 형상부재를 이용한 경우, 전체가 축 대칭이기 때문에, 차량(C)의 충돌방향에 의존하지 않고, 완충체(10) 및 지지체(20) 모두의 완충작용을 효과적으로 발휘시킬 수 있다. 또한, 파이프 형상의 지지체(20)로 범용품을 이용하면, 비용을 절감할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 파이프 형상 지지체(20)의 편평하게 될 시에, 충격의 흡수에 기여하는 내부완충재(23)를 이용하기 때문에, 내부완충재(23)의 형상이나 재질 등의 종류, 또는 내부완충재(23)의 유무의 선택에 의해, 파이프 형상의 지지체(20)의 충격 흡수성능을 용이하게 최적화할 수 있다. 이에 따라, 설치장소의 상황에 따른 충격 흡수성능을 가지는 차량용 충돌완충장치(100)를 용이하게 실현할 수 있다.

또한, 앵커볼트(33)를 사용함으로써, 설정값 이상의 하중이 가해지면 파괴되어 지지체(20)의 홀딩을 해제하는 해제부를 용이하게 실현할 수 있다.

상술한 해제부(앵커볼트(33))의 파괴에 이르는 설정값, 파이프 형상 지지체(20)를 편평하게 하는 항복점 하중, 파이프 형상의 지지체(20)의 재질, 외부 직경, 벽 두께(wall thickness) 및 내부완충재(23)의 유무 또는 그 종류 등의 설정은, 설치장소의 상황에 따라서 최적화할 수 있다.

통상의 설치장소가 되는 노면 또는 노면 주변에서는, 충돌하는 차량 중량으로서 0.5~3톤의 범위내의 값, 충돌시의 발생 가속도로서 100~300m/s²의 범위내의 값을 상정(想定)할 수 있다. 이 경우, 지지체(20)는, 해제부(앵커볼트(33))의 파괴에 이르기까지 설정값이 50~900kN이며, 파이프 형상의 지지체(20)를 편평하게 하는 항복점 하중이 25~800kN인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 설정값이 80~400kN, 항복점 하중이 50~350kN이고, 더욱 바람직하게는, 설정값이 120~250kN, 항복점 하중이 10~200kN이다. 설정값 및 항복점 하중을 상기의 범위내로 함으로써 상술한 효과를 현저하게 얻을 수 있다.

또한, 파이프 형상의 지지체(20)를 철 또는 플리스틱으로 외경 100~800mm, 벽두께0.8~100mm로 형성하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 외경 130~500mm, 벽두께1.0~20mm이며, 더욱 바람직하게는, 외경 200~320mm, 벽두께1.6~6mm이다. 이에 따라, 파이프 형상의 지지체(20)의 항복점 하중을 상술한 범위내로 할 수 있다.

특히, 플라스틱, 예를 들면 유리 섬유 충전 페놀 수지 등의 굽힘 강도가 강한 플라스틱을 적용하는 경우, 파이프 형상의 지지체(20)를 외경 100~800mm, 벽두께1.6~100mm로 형성하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 외경 130~400mm, 벽두께1.6~40mm이며, 더욱 바람직하게는 외경 200~350mm, 벽두께3~12mm이다.

(제2실시형태)

도3은 본 발명의 제2실시형태에 따른 차량용 충돌완충장치의 사시도이며, 도 4a내지 도4d는 도3에 나타낸 차량용 충돌완충장치가 차량충돌시에 변형하는 모습을 나타낸 종단면도이다.

나타낸 바와 같이, 본 발명의 제2실시형태에 따른 차량용 충돌완충장치(100A)는 차량충돌에 의해 변형하여 차량이 받는 충격을 완화하는 완충체(10A)와, 완충체(10A)를 지지하는 지지체(20A)를 구비하고 있다. 지지체(20A)는 제1실시형태의 경우와 마찬가지로, 파이프 형상의 부재(예를 들면, 원통형의 강관(鋼管)이다. 그리고 지지체(20A)의 하부인 연속부(32A)는 설치면(E)의 하부 영역(이하, 설치면(E) 및 그 하부 영역을 아울러 설치영역이라고 한다)에 매설되어 있으며, 이에 따라, 지지체(20A)가 설치면(E)에 세워져 홀딩되고 있다. 또한, 지지체(20A)는, 설치면(E)보다 미미하게 상부의 위치에 컷팅부(31A)를 구비하고 있다. 컷팅부(31A)는 지지체(20A)를 관통하고, 지지체(20A)의 장축에 거의 세워진 면을 따른 좁고 긴 개구로서 형성되어 있다. 연속부(속)와 설치영역에 형성된 매설홀로 홀딩부(30A)를 형성하고 있다.

지지체(20A)의 컷팅부(31A)는, 설정값 이상의 하중에 의한 파괴의 기점이 되는 해제부이다. 즉, 지지체(20A)의 컷팅부(31A)의 주변 영역은 설정값 이상의 하중이 가해지면 파괴되어 지지체(20A)의 홀딩이 해제되도록 파괴강도가 설정되어 있다. 그러나, 지지체(20A)는 제1실시형태에 있어서 설명한 바와 같은 소성변형을 일으키도록은 설계되어 있지 않다. 즉, 컷팅부(31A)의 주변 영역의 파괴에 이르는 설정값은, 파이프 형상의 지지체(20A)를 편평하게 하는 항복점 하중보다도 작게 설정되어 있다.

완충체(10A)에 대해서는, 제1실시형태의 것과 동일하기 때문에 설명을 생략한다.

이와 같이 구성된 본 실시형태에 따른 차량용 충돌완충장치(100A)는, 차량(C)이 충돌하면, 도4b에 나타낸 바와 같이 완충체(10A)의 변형에 의해 충격을 흡수한다. 그리고, 하중이 설정값을 초과하는 경우에는, 도4c에 나타낸 바와 같이 컷팅부(31A)를 기점으로 하여 그 주변 부분이 파괴되어 지지체(20A)의 홀딩이 해제되기 때문에, 차량(C)이 받는 충격을 소정의 크기까지 한정할 수 있다.

본 실시형태에 따른 차량용 충격 완충 장치(100A)는 지지체(20A)로서 단순한 1개의 파이프 형상부재를 이용하고, 그 하부에 컷팅부(31A)를 마련한 간단한 구조이기 때문에, 제조 공정이 간단하고 제조비용을 절감할 수 있다.

또한, 지지체(20A)를 설치하는 데에는, 설치영역에 매설홀을 설치하고, 그 홀에 지지체(20A)의 하부(연속부(32A))를 컷팅부(31A)가 설치면(E)의 상부에 위치하도록 매설하면 좋다. 따라서, 설치가 용이하고 간단하며, 설치비용을 절감할 수 있다. 또한, 설치에 필요한 공간을 좁힐 수 있다.

(제3실시형태)

도5는 본 발명의 제3실시형태에 따른 차량용 충돌완충장치를 나타내는 사시도이며, 도6a 내지 도6d는 도5에 나타낸 차량용 충돌완충장치가 차량충돌시에 변형하는 모습을 나타낸 종단면도이다.

나타낸 바와 같이, 본 발명의 제3실시형태에 따른 차량용 충돌완충장치(100B)는, 차량충돌에 의해 변형하여 차량이 받는 충격을 완화하는 완충체(10B)와, 완충체(10B)를 지지하는 지지체(20B)와, 설치면(E)에 고정되고, 설치면(E)에 지지체(20B)를 세워 설치하여 홀딩하는 홀딩부(30B)를 구비하고 있다. 홀딩부(30B)는, 지지체(20B)의 하부인 연속부(32B)와, 설치면(E)의 하부에 매설되고, 연속부(32B)를 맞물리게(engage) 하여 홀딩하는 끼워맞춤부재(fitting member)(34B)로 구성되어 있다. 이에 의해 지지체(20B)가 세워진 상태로 홀딩되어 있다. 또한, 제2실시형태와 마찬가지로, 지지체(20B)는 설치면(E)보다 약간 상방의 위치에, 해제부로서 설정값 이상의 하중에 의한 파괴의 기점이 되는 긴 개구의 컷팅부(31B)를 구비하고 있다. 즉, 지지체(20B)의 컷팅부(31B)의 주변 영역은, 설정값 이상의 하중이 가해지면 파괴되어 지지체(20B)의 홀딩이 해제되도록 파괴강도가 설정되어 있다. 또한, 제1실시형태와 마찬가지로, 지지체(20B)는 설정값보다도 작은 하중으로 소성변형하도록 변형 강도가 설정되어 있다.

완충체(10B)에 대해서는 제1실시형태의 것과 동일하기 때문에 설명을 생략한다.

지지체(20B)는 제1실시형태의 경우와 마찬가지로, 파이프 형상의 부재(예를 들면 원통형의 강관)이며, 상기 소성변형은 파이프 형상의 지지체(20B)가 편평하게 되도록한다.

또한, 본 실시형태에서는 끼워맞춤부재(34B)는 지지체(20B)가 컷팅부(31B)의 주변부에서 파괴된 후에도, 거의 일정한 형상을 홀딩할 수 있는 강도로 형성되어 있다. 이와 같은 끼워맞춤부재(34B)에 있어서는, 항복점 하중을 80~1500kN으로 하는 것이 바람직하다. 본 실시형태와 같이 끼워맞춤부재(34B)를 연속부(32B)를 수용 할 수 있도록 통형상으로 형성하는 경우에는, 끼워맞춤부재(34B)는, 철 등의 금속제로 연속부(32B)의 외경보다도 조금 큰 간극(clearance)이 0~30mm의 범위의 값으로 하고, 벽두께3~80mm로 형성하면 좋다.

이와 같이 구성된 본 발명의 제3실시형태에 따른 차량용 충돌완충장치(100B)는 차량(C)이 충돌하면, 우선 도6b에 나타낸 바와 같이 완충체(10B)의 변형에 의해 충격을 흡수하고, 이어서 도6c에 나타낸 바와 같이 지지체(20B)의 소성변형에 의해 충격을 흡수하고, 또한 컷팅부(31B)의 주변의 파괴에 이르기까지의 과정에서 충격을 흡수한다. 하중이 설정값을 초과하는 경우에는, 도6d에 나타낸 바와 같이 컷팅부(31B)를 기점으로 해서 그 주변 부분이 파괴되어 지지체(20B)의 홀딩이 해제되기 때문에, 차량(C)이 받는 충격을 소정의 크기까지 한정할 수 있다.

이와 같이 본 실시형태에 따른 차량용 충돌완충장치(100B)에 따르면, 제1실시형태의 경우와 마찬가지로, 지지체(20B)의 소성변형의 기여분 만큼 높은 충돌하중의 흡수성능을 얻을 수 있고, 설치공간당 충돌하중의 흡수성능을 높게 할 수 있다.

또한, 제2실시형태의 경우와 마찬가지로, 지지체(20B)로서 단순한 1개의 파이프 형상부재를 이용하고, 그 하부에 컷팅부(31B)를 형성한 단순한 구성이기 때문에, 제조비용, 설치비용을 절감할 수 있다. 또한, 좁게 한정된 설치공간 내에 설치할 수 있고, 충돌한 차량(C)을 긴급정지시키고, 아울러 차량(C)이 받는 충격을 완화할 수 있다.

또한 본 실시형태에서는, 끼워맞춤부재(34B)를 이용하기 때문에, 차량충돌시 에 설정값 이상의 하중이 가해져도, 끼워맞춤부재(34B)보다 강도가 약한 컷팅부(31B)에 충격이 집중된다. 이에 따라 컷팅부(31B)를 원활하게 파괴할 수 있고, 끼워맞춤부재(34B)의 손상을 효과적으로 억제할 수 있다.

따라서, 충돌사고의 후처리시, 끼워맞춤부재(34B)의 내부 및 주변에 남은 잔해(지지체(20B)의 하부인 연속부(32B) 등)마저 제거하면, 차량용 충돌완충장치(100B)의 기초부(끼워맞춤부재(34B))가 이용 가능하게 되기 때문에, 철거 및 재설치 작업이 매우 용이하다. 따라서, 설치비용만이 아닌 복구비용을 절감할 수 있고, 또한 그것의 소요 시간을 단축하는 것도 가능해진다.

상술한 제1 내지 제3실시형태에 있어서는, 지지체(20, 20A, 20B)가 파이프 형상의 부재(예를 들면 원통형)인 경우에 대해서 설명하였지만, 지지체는 상기의 파이프 형상 이외에도 다양한 형상으로 할 수 있다. 예를 들면, 도7a내지 도7c에 나타낸 H형, コ자형, S자형 단면 형상의 봉 형상부재여도 좋다. 그러나, 지지체는 일반적으로 거의 수평 방향으로 충격을 받는 완충체(10, 10A, 10B)를 지지하기 위해서, 홀딩부(30, 30A, 30B)에 의해 세워진 자세로 홀딩되는 파이프 형상부재인 것이 바람직하다.

또한, 상술한 제 2 및 제3 실시형태에 있어서는, 컷팅부(31A, 31B)가 지지체(20A, 20B)에 있어서의 설치면(E)보다 조금 상부의 위치에, 지지체(20A, 20B)를 관통하고, 지지체(20A, 20B)의 장축에 거의 수직인 면에 따른 가늘고 긴 개구로서 설치되는 경우를 나타냈지만, 컷팅부(31A, 31B)는 이와 다른 형상이어도 좋고, 또한 개구가 아니어도 좋다.

예를 들면, 연속부에, 도8a 내지 도8c에 나타낸 다양한 형상의 컷팅부를 구비하고 있어도 좋다. 도8a 및 도8b에서는 원형상이나 긴 사각형상 등, 다양한 형상의 컷팅부가 거의 원주 방향을 따라서 거의 1열로 복수개 설치되어 있다. 또한, 도8c에서는, 복수의 원형 컷팅부가 복수의 열을 형성하도록 배치되어 있다.

또한, 도8d(지지체의 부분적인 종단면도)에 나타낸 바와 같이, 지지체를 관통하지 않고, 지지체의 장축에 거의 수직인 면에 따른 가늘고 긴 컷팅부("노치(notch)"라고도 함)를 구비하고 있어도 좋다. 이와 같은 컷팅부는, 파이프 형상 등의 중공(中空)부재 외에, 중실(中實)부재에 대해서도 적용할 수 있다.

지지체의 컷팅부 주변부의 항복점 하중은, 컷팅부의 형상 등에 의해 변화하기 때문에, 지지체의 벽두께 및 강도에 따라서 컷팅부(치수, 형상, 수, 배치)를 설계함으로써, 컷팅부 주변부의 파괴강도를 용이하게 원하는 값으로 할 수 있다. 따라서, 설치장소의 상황에 따른 적절한 파괴강도를 가지는 차량용 충돌완충장치를 용이하게 실현할 수 있다.

또한, 단독으로 이용되는 차량용 충돌완충장치와, 복수개 배열한 집합으로서 이용되는 차량용 충돌완충장치에서 컷팅부의 형태를 변경할 수 있다. 단독으로 이용되는 차량용 충돌완충장치에 있어서는, 지지체의 비산(飛散)을 억제하고, 2차적 사고의 유발을 방지하기 위해서, 컷팅부의 파괴시에, 지지체의 밑부분이 설치면에 고정되어 있는 채로 넘어뜨려진 상태가 되는 것이 바람직하다. 그 때문에, 도8b에 나타낸 바와 같이, 연속부의 외주부의 일부에 고정부(fastening portion)(311)가 설치되어 잇는 것이 바람직하다. 이 고정부(311)가 돌입하는 차량을 향해서 뒤쪽에 위치하도록, 차량용 충돌완충장치를 설치함으로써, 충돌시에 컷팅 부분이 파괴되어도, 이면측의 고정부(311)에 의해 어느 정도 지지체 부분이 설치면에 고정된 상태를 유지할 수 있다.

한편, 복수개 배열한 집합으로서 이용되는 차량용 충돌완충장치의 경우, 전방의 차량용 충돌완충장치에 있어서는, 컷팅부의 파괴시에, 지지체가 설치면으로부터 분리되고, 거의 세워진 자세인 채로 슬라이드 되도록 되어 있는 것이 바람직하다. 분리되기 쉬운 컷팅부는, 컷팅부 수의 증가 또는 컷팅부 치수의 확대 등에 의해 컷팅부 전유 면적을 확대하는 것, 인접하는 컷팅부 사이를 좁게 하는 것, 또는 도8d에 나타낸 컷팅부 형상 부분을 깊게 하든 등에 의해 용이하게 실현할 수 있다. 이에 의해, 컷팅부분의 파괴 후에 다음의 차량용 충돌완충장치의 완충체 및 지지체에 의한 충격 흡수 효과를 계속해서 얻을 수 있다. 또한, 지지체는 적절한 유도수단, 또는 로프(rope) 등에 의해 그 비산이 방지되도록 되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 후방의 차량용 충돌완충장치에 있어서는, 상기한 바와 같이 지지체의 밑부분이 설치면에 고정된 채로 넘어뜨려진 상태가 되는 것이 바람직하다.

또한, 상술한 제3실시형태에 있어서는 통형상의 끼워맞춤부재를 나타냈지만, 끼워맞춤부재는 연속부와 맞물려서 지지체를 세워진 상태로 홀딩하고, 해제부(컷팅부)의 파괴 후에도 거의 일정한 형상을 유지할 수 있는 강도로 형성되어 있으면 좋고, 다양한 형상으로 할 수 있다.

도9a 및 도9b는 상기와는 다른 끼워맞춤부재 및 연속부의 일례를 나타낸 종단면도이다.

도9a에 나타낸 끼워맞춤부재(34C)는 설치면에 매설되는 마루청(floorboard) 형상부재로 구성되어 있다. 마루청 형상부재의 상면에는 연속부(32C)가 삽입되는 삽입공(341C)이 설치되어 있으며, 이에 의해 지지체를 세워 설치하여 홀딩하도록 되어 있다.

한편, 도9b에 나타낸 끼워맞춤부재(34D)에 있어서는, 연속부(32D)에 삽입되는 돌기부(342D)가 마루청 형상부재의 상면에 설치되어 있고, 이에 의해 지지체를 세워 설치하여 홀딩하도록 되어 있다. 또한, 도9b의 경우에는, 컷팅부의 위치는 돌기부(342D)의 상단부보다 조금 위에 위치하도록 지지체에 형성된다.

상술한 제1 내지 제3실시형태에 있어서는 차량용 충돌완충장치가 단독으로 설치되는 경우를 나타냈지만, 빠른 충돌속도가 예측되는 장소 등에서는 상기와 같은 차량용 충돌완충장치를 복수개 배치하는 것이 적절한 경우도 많다. 이와 같은 경우, 도9a 및 도9b에 나타낸 복수의 삽입공(341C) 또는 돌기부(342D)를 가지는 끼워맞춤부재(34C 또는 34D)를 이용하면, 각 차량용 충돌완충장치간의 위치를 설치 현장에서 측정할 필요가 없기 때문에, 설치 작업이 용이해진다.

도10a 내지 도10c는, 본 발명의 제1실시형태에 따른 차량용 충돌완충장치를 복수개 배치한 레이아웃의 일례를 나타낸 평면도이다. 나타낸 바와 같이, 차량용 충돌완충장치(100)는 중앙분리대 단부(D)에 있어서의 설치면(E)에 설치된다.

이와 같은 레이 아웃에 있어서는, 각 차량용 충돌완충장치(100)를 완충체(10)가 접촉할 정도로 인접시켜서, 예측되는 차량의 충돌방향, 즉 충돌할 수 있는 차량의 진행 방향으로 배열하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 1개의 차량용 충돌완 충장치(100)에 가해지는 충격이 항복점에 이르러 지지체(20)의 홀딩이 해제되어도, 바로 다음의 차량용 충돌완충장치(100)에 의해 충격을 흡수할 수 있기 때문에, 충돌한 차량을 짧은 거리에서 긴급하게 정지시키고, 또한 차량이 받는 충격을 효과적으로 완화할 수 있다.

도10a 내지 도10c에 나타낸 바와 같이 중앙분리대 단부(D)에서는, 차량용 충돌완충장치가 일반적으로 40~100cm 정도의 좁은 폭에 수납될 것이 요구되고, 종래의 완충 장치의 설치는 어렵다. 그러나, 본 발명의 제1실시형태에 따른 차량용 충돌완충장치(100)라면, 설치공간당 충돌하중의 흡수성능을 높이는 것이 가능하기 때문에, 충분한 차량 정지 능력 및 충격 완화 능력을 보유한 채, 중앙분리대 단부(D)와 같은 좁은 장소에도 설치할 수 있다. 또한, 경우에 따라서는, 배치하는 차량용 충돌완충장치(100)의 수를 줄이는 것도 가능해지고, 그 경우에는 설치공간이 대폭 축소된다.

상기에서는, 차량용 충돌완충장치가 중앙분리대 단부에 설치되는 경우를 나타냈지만, 상술한 바와 같은 차량용 충돌완충장치는 분기로나 요금소의 분기점 단부 등, 차량의 충돌이 예측되는 다양한 곳에 적용 가능하다.

도11a는 본 발명의 제3실시형태에 따른 차량용 충돌완충장치를 복수의 폴(P)로 지지된 가드레일(G)의 단부 뒤쪽에 설치한 모습을 나타내는 사시도이며, 도11b은 그 평면도이다. 나타낸 바와 같이, 차량용 충돌완충장치(100B)는 가드레일의 단부 뒤쪽에 있어서의 설치면(E)에 설치되어 있다.

가드레일(G)은 그에 방호(防護)된 영역내로의 차량의 진입을 저지하기 위해 통상 스틸제로 견고하게 형성되어 있다. 그러나, 가드레일(G)을 지지하는 가드레일(G)의 폴(P)보다 외측의 단부는, 차량충돌시에 크게 구부러지고, 충분히 차량의 진입을 저지할 수 없으며, 방호되어야 할 영역이 위험에 노출된다고 하는 결점이 있었다.

나타낸 바와 같이, 차량용 충돌완충장치(100B)는, 상술한 바와 같이 좁게 한정된 설치공간 내에 설치할 수 있기 때문에, 가드레일의 단부 뒤쪽에 있어서의 설치면(E)에 설치함으로써, 충돌한 차량을 긴급정지시키고 또한 차량이 받는 충격을 효과적으로 완화할 수 있다.

(제4실시형태)

도12는, 본 발명의 제4실시형태에 따른 차량용 충돌완충장치의 사시도이며, 도13a 및 도13b는 도12에 나타낸 차량용 충돌완충장치를 복수개 배치한 레이아웃의 일례를 나타낸 평면도이다. 또한, 이것은 단면 형상이 8자형인 파이프 형상의 지지체를 사용한 것이라고 해석할 수 있다(도7a 내지 도7c 참조).

도12에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제4실시형태에 따른 차량용 충돌완충장치(100C)는 차량충돌에 의해 변형하여 차량이 받는 충격을 완화하는 완충체(10C)와, 완충체(10C)를 지지하는 2개의 지지체(20C)와, 설치면(E)에 고정되고, 설치면(E)에 2개의 지지체(20C)를 세워 설치시켜서 홀딩하는 홀딩부(30C)를 구비하고 있다. 여기서, 지지체(20C) 및 홀딩부(30C)는 제2 또는 제3실시형태에 따른 차량용 충돌완충장치(100A, 100B)의 지지체(20A, 20B) 및 홀딩부(30A, 30B)와 동일한 구조를 하고 있다.

차량용 충돌완충장치(100C)에 있어서는, 제2 또는 제3실시형태에 따른 차량용 충돌완충장치(100A, 100B)와 달리, 컷팅부(31C) 및 연속부(32C)를 가지는 지지체(20C)와, 홀딩부(30C)가 2개 배치되어 있고, 완충체(10C)가 2개의 파이프 형상의 지지체(20C)를 둘러싸는 거의 타원 형상의 통 형상으로 되어 있다. 또한, 완충체(10C)가 직접 설치면(E)에 접촉하고 있다. 이러한 점에서 차량용 충돌완충장치(100C)는, 상기 본 발명의 제3실시형태에 따른 차량용 충돌완충장치(100B)와 다르지만, 기타 구성에 대해서는 제3실시형태의 것과 동일하기 때문에 설명을 생략한다. 다만, 컷팅부(31C)의 파괴에 이르는 설정값, 및 각 파이프 형상의 지지체(20C)가 편평하게 되도록 하는 항복점 하중에 대해서는 2개의 지지체(20C)에 관한 각각의 합계값이 상술한 제1실시형태에서 설명한 범위 내에 있는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성된 본 실시형태에 따른 차량용 충돌완충장치(100C)에 의하면, 제3실시형태의 경우와 마찬가지로, 지지체(20C)의 소성변형의 기여분 만큼 높은 충돌하중의 흡수성능을 얻을 수 있고, 설치공간당 충돌하중의 흡수성능을 높게 할 수 있다. 특히, 본 실시형태에서는, 2개의 파이프 형상의 지지체(20C)가 배치되어 있기 때문에, 지지체(20C)의 소성변형의 기여분이 크고, 보다 높은 충돌하중의 흡수성능을 얻을 수 있다. 또한, 충돌차량이 받는 하중이 분산된다.

이와 같은 차량용 충돌완충장치를 복수개 배치하는 경우, 도13a 및 도13b에 나타낸 바와 같이 2개의 파이프 형상의 지지체(20C)의 배열 방향에 수직인 방향으로 복수의 차량용 충돌완충장치(100C)를 배열하는 것이 바람직하다. 또한, 상술한 바와 같이, 컷팅부의 설계를 변경하여 내부완충재의 종류를 선택함으로써, 배열순 으로 복수의 차량용 충돌완충장치(100C)의 지지체(20C)의 파괴에 이르는 설정값이나 편평화를 발생하게 하는 항복점 하중 등을 변경할 수 있다. 예를 들면, 전방의 차량용 충돌완충장치(100C)에 있어서는, 컷팅부가 상기한 바와 같이 거의 원주 방향에 따른 열(列)의 형상으로 복수 설치되고, 이에 의해 파괴되기 쉬워지고, 뒤쪽의 차량용 충돌완충장치(100C)에 있어서는, 지지체(20C) 일부에 상술한 바와 같은 고정부가 설치되고, 이에 의해 컷팅부의 파괴시에 지지체(20C)가 설치면에 고정된 상태를 유지할 수 있도록 되어 있는 것이 바람직하다.

(실시예1)

상기 제1, 제3 또는 제4 실시형태에 나타낸, 파이프 형상부재의 편평화에 의해 충돌하중을 흡수하는 차량용 충돌하중 장치에 있어서, 차량 질량으로 1톤, 발생 가속도로서 100~300m/s², 차량이 충돌하는 부위로서 지면으로부터 높이 50cm의 위치를 상정하고, 적합한 파이프 형상의 지지체의 외경 및 두께의 범위를 검토하였다. 또한, 외경은, JIS G3444에 준거한 것을 선택하였다. 또한, 파이프 형상의 지지체로서는 주철(cast iron)로 구성된 파단 응력(Breaking stress) 400MPa의 것을 이용하였다. 또한, 상기 제1 또는 제3실시형태와 같이, 1개의 파이프 형상 지지체를 구비한 차량용 충돌완충장치 외, 상기 제4실시형태와 같이 2개의 파이프 형상의 지지체를 구비한 차량용 충돌완충장치, 추가적으로는 3개의 파이프 형상의 지지체를 구비한 차량용 충돌완충장치를 이용하였다. 표1은, 그 결과를 나타낸 것이다.

표 안의 "굴곡" 및 "편평화" 란에는, 파이프 형상부재의 굴곡에 의해 흡수되 는 하중, 편평화에 의해 흡수되는 하중을 각각 나타냈다. 상기 상정으로부터, 상기 양 하중의 합계가 100~300kN이상이 될 것이 요구된다. 또한, 표 안의 " 조정"의 란에서 "내부완충재"의 기재는, 파이프 형상부재에 내부완충재를 장진하는 것이 바람직한 것을 나타내고 있다.

측정은 고정된 양단부까지의 거리가 각각 50cm인 파이프 형상부재의 중앙부에 가압장치의 가압단을 꽉 누르고, 이 가압단의 변위와 하중을 계측하여 행하였다. 도14a는, 내부완충재를 장진하고 있지 않은 지지체, 도14b는 내부완충재를 장진한 지지체에 있어서의 가압단의 변위와 하중과의 관계를 계략적으로 나타낸 그래프이다. 도14b에 나타낸 바와 같이, 내부완충재를 장진함으로써, 도14a에 나타낸 그래프(F1)보다도 영역(R)만큼 높은 충돌하중의 흡수성능을 나타내는 그래프(F2)가 얻어지고 있다.

외경	지지체	두께	굴곡	편평화	조정
216.3mm	1개	3.5mm 7.5mm 12mm	100kN 200kN 300kN	20kN 95kN 250kN	내부완충재 내부완충재 불필요
216.3mm	2개	1.7mm 3.5mm 6.0mm	50kM 100kN 150kN	4.5kN 20kN 60kN	내부완충재 내부완충재 내부완충재
318.5mm	1개	1.6mm 3.2mm 5mm	100kN 200kN 300kN	2.7kN 11kN 27kN	내부완충재 내부완충재 내부완충재
318.5mm	2개	0.8mm 1.6mm 2.4mm	50kN 100kN 150kN	0.7kN 2.7kN 6kN	불가 내부완충재 내부완충재
139.8mm	2개	4.5mm 10mm 20mm	50kN 100kN 200kN	52kN 270kN 1000kN	불필요 완충체 완충체
139.8mm	3개	2.9mm 6.2mm 10mm	33kN 66kN 100kN	21kN 100kN 270kN	내부완충재 완충체 완충체
114.3mm	2개	4.5mm 7.5mm 20mm (중앙)	50kN 100kN 200kN	200kN 1700kN 없음	완충체 완충체 완충체
114.3mm	3개	2.9mm 4.5mm 10mm 20mm	33kN 66kN 100kN	65kN 350kN 1700kN	완충체 완충체 완충체

표1에 나타낸 바와 같이, 외경 216.3mm인 경우, 1개의 파이프 형상의 지지체는 검토한 3개의 두께 3.5mm, 7.5mm, 12mm이며, 양 하중의 합계를 100~300kN이상으로 할 수 있었다. 두께 3.5mm, 7.5mm에서는 내부완충재를 이용하여 조정함으로써, 300kN이상의 하중이 구해지는 경우에 대응할 수 있다. 따라서, 이 경우, 적어도 3.5~12mm의 범위의 두께가 적용 가능함이 확인되었다. 마찬가지로, 2개의 파이프 형상의 지지체에서는 적어도 1.7~6mm의 범위의 두께가 적용 가능하였다.

마찬가지로, 외경 318.5mm의 경우, 마찬가지로 1개의 파이프 형상의 지지체에서는 적어도 1.6~5mm의 범위, 2개의 파이프 형상의 지지체에서는 적어도 1.6~2.4mm의 범위, 외경 139.8의 범위, 마찬가지로 2개의 파이프 형상의 지지체에서는 적어도 4.5~20mm의 범위, 3개의 파이프 형상의 지지체에서는 적어도 2.9~10mm의 범위, 외경 114.3mm의 경우, 마찬가지로 2개의 파이프 형상의 지지체에서는 적어도 4.5~20mm의 범위, 3개의 파이프 형상의 지지체에서는 적어도 2.9~10mm의 범위의 두께가 적용 가능하다는 것을 알았다.

또한, 표1의 "완충체"란, 복수 배열된 차량용 충돌완충장치의 집합으로서 하중을 조정하는 것을 의미한다. 이와 같은 집합의 주로 전방의 차량용 충돌완충장치에서는 상기한 바와 같이 분리되기 쉬운 컷팅부가 설치되어 있는 것이 바람직하다. 일례를 나타내면, 외경 216.3mm의 파이프 형상의 지지체의 원주 방향을 따라서, 직경 5mm의 원형 개구를 72개 일렬로 설치하면 좋다. 이 경우, 공극률(구멍 지름×개수/폴 원주)이 약 50%가 되기 때문에 파괴시에 분리되기 쉬워진다. 이러한 지지체가 분리되는 것이 바람직한 차량용 충돌완충장치에서는 파이프 형상의 지지체의 공극률이 40~90%로 되어 있는 것이 바람직하다.

(제5실시형태)

도15는, 본 발명의 제5실시예에 따른 차량용 충돌완충장치의 사시도이다. 본 차량용 충돌완충장치(100E)는, 도5에 나타낸 본 차량용 충돌완충장치(100B)와 마찬가지로, 완충체(10E), 지지체(20E), 홀딩부(30E), 및 컷팅부(31E)를 구비하고, 또한, 지지체(20E)내부에 나선 형상의 코일체(50)를 구비하고 있다. 도5에 나타낸 본 차량용 충돌완충장치(100B)와 마찬가지로, 지지체(20E)는 설정값보다 작은 하중으로 소성변형하도록 변형 강도가 설정되어 있으며, 컷팅부(31E)는 해제부로서 기능 하도록, 소정 이상의 하중을 받은 경우에 파괴의 기점이 되고, 지지체(20E)의 홀딩을 해제하도록 파괴강도가 설정되어 있다.

코일체(50)는 각 턴(turn)(와인딩)이 거의 동심원의 원형 코일이다. 코일체(50)는 철 등의 금속으로 형성되어 있지만, 탄성체는 아니고, 소정 이상의 하중을 받아서 소성변형하는 재료로 형성되어 있다. 예를 들면, 코일체(50)의 재료로서 SS(structural steel)재 등의 연강(mild steel)을 사용할 수 있다.

코일체(50)는 양단에 후크를 구비하고 있다. 지지체(20E)는 그 내부에 컷팅부(31E)를 사이에 두고 배치된, 구멍이 있는 2개의 제1 및 제2의 고정구(51, 52)를 구비하고 있다. 코일체(50)의 후크는 각각 제1 및 제2의 고정구(51, 52)의 구멍에 걸려 있다.

이와 같이 구성된 본 실시형태에 따른 차량용 충돌완충장치(100E)가, 차량(C)에 충돌된 경우의 변형 모습을 도16a 내지 도16d에 나타낸다. 도16a의 상태에서 차량(C)이 차량용 충돌완충장치(100E)에 충돌하면, 우선 도16b에 나타낸 바와 같이 완충체(10E)의 변형 및 지지체(20E)의 소성변형에 의해 충격을 흡수한다. 이어서, 도16c에 나타낸 바와 같이, 컷팅부(31E)를 파괴의 기점으로 해서 지지체(20E)가 2개로 분할되기까지 충격을 흡수한다. 이어서, 도16d에 나타낸 바와 같이, 지지체(20E)의 상부가 하부와 완전하게 분리된 후에도 차량(C)이 운동 에너지를 가지고 있는 경우, 차량(C)에 의해 지지체(20E)의 상부가 이송되는 과정에서, 즉, 차량(C)에 의한 힘을 받아서 코일체(50)가 소성변형하는 동안에, 차량의 운동 에너지가 흡수된다.

본 실시형태에 따른 차량용 충돌완충장치(100E)는, 도16d에 나타낸 코일체(50)에 의한 충격 흡수 과정에서는, 다른 실시형태와는 달리 충격이 거의 연속적으로 흡수되기 때문에 보다 바람직하다. 도17은, 도14a 및 도14b와 마찬가지로, 본 실시형태에 따른 차량용 충돌완충장치에 관한 가압단의 변위와 하중과의 관계를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도17에 F3으로 나타낸 바와 같이, 도14a 및 도14b에 나타낸 것과 동일한 충격 흡수가 완료한 후에도, 코일체에 의해 연속적으로 충격이 흡수된다. 도17에 있어서, 그래프는 코일체(50)가 신장되는 한 우측으로 연속된다.

통상의 고탄성 스프링 등의 탄성이 큰 스프링을 이용한 경우에는, 차량충돌 에너지를 연속적으로 흡수하는 것은 가능하지만, 변형 후의 복원력이 크기 때문에 2차 재해의 가능성이 상정된다. 이에 비해, 본 실시형태에서는 탄성이 작고, 소성변형에 소정 이상의 하중을 필요로 하는 재료를 이용하고 있기 때문에, 복원 에너지가 극히 작고, 코일체(50)가 2차 재해를 일으킬 가능성은 현격히 낮아질 것으로 생각된다.

상기에서는 코일체(50)가 원형코일인 경우를 설명하였지만, 이에 한정되지 않는다. 소성변형하는 재료이며 신장시키는데 소정 이상의 하중을 필요로 하고, 지지체(20E)내부에 수용된 선 형상부재라면 된다. 예를 들면, 각 턴이 타원형이나 다각형(등변, 부등변) 등을 포함하는 임의 곡선이거나, 각 턴이 다양한 크기거나, 접힌 선 형상부재여도 좋다.

코일체(50)의 양단을 지지체(20E)에 부착하는 수단 및 부착하는 위치는, 상기에 한정되지 않는다. 코일체(50)의 양단이, 컷팅부(31E)를 상하에 끼워서 지지체 (20E)에 부착되어 있으면 좋고, 예를 들면, 코일체(50)의 본체 부분이 지지체의 컷팅부(31E)보다도 하측의 공간에 수용되어 있어도 좋다. 그 경우에는, 지지체(20E)의 컷팅부(31E)보다 상측의 공간에는, 완충재를 장진하여도 좋다. 또한, 코일체(50)가 지지체(20E)의 외부에 부착되어 있어도 좋다. 그 경우, 차량용 충돌완충장치(100E)를 설치하는 경우에는, 예상되는 돌입 차량을 향해서 코일체(50)가 후방에 위치하도록 설치하는 것이 바람직하다.

이상, 본 발명의 실시형태에 대해서 상세하게 설명하였지만, 본 발명은 상기한 제1~ 제5실시형태에 제한되는 것이 아닌 다양한 추가나 변경이 가능하다. 예를 들면 상술한 차량용 충돌완충장치와 함께, 적절히 반사 스티커나 라이트(미도시) 등, 시각적으로 충돌을 회피하게 하는 효과가 있는 것을 구비하는 것도 가능하다.

(실시예 2)

도18a 및 도18b는 제5실시형태에 따른 차량용 충돌완충장치(100E)에서 사용되는 코일체(50)에 관한 실험 결과를 나타낸 도면이다. 실험에 사용한 코일체는 소재가 SS재이며, 각 턴의 중심 지름(D)이 약 62mm, 선지름(d)이 약 12mm, 권선 수(Na)가 3이다.

도18a는 상기 조건의 코일체의 양단에, 변형속도를 약 200mm/분으로 하여 연속적으로 파단될 때까지 힘을 가하고, 코일체를 변형시킨 결과를 나타내고 있다. 도18a에 나타낸 그래프는 세로축이 하중, 가로축이 변형량이다. 그래프로부터, 하중이 5kN~10kN의 범위에서 거의 변동이 없게 되고, 에너지가 효율적으로 흡수되고 있음을 알 수 있다.

한편, 일본 공업 규격 JIS B 2704로부터

τ₀=8DP/(πd³)..........(식1)

τ=κτ₀..........(식2)

이다. 여기서 τ₀는 비틀림 응력, τ는 비틀림 수정 응력, P는 하중, κ는 응력 수정 계수이다.

식 1 및 식 2로부터

P=(πd³τ)/(8Dκ)..........(식3)이 된다.

여기서, κ=(4c-1)/(4c-4)+0.615/c, c=D/d이다.

식 3에, 도18a의 실험 결과를 대입하여, 변동이 없게 되는 τ의 범위를 조사한다. c=5.17, κ=1.3이기 때문에, P=5(kN)일 때, τ=(8DκP)/(πd³)=594(N/mm²)가 되고, P=10(kN)일 때, τ=(8DκP)/(πd³)=1180(N/mm²)가 된다. 따라서, τ=60.5~121(N/mm²)의 범위에서 효율적으로 에너지가 흡수된다.

또한, 1톤차가 충돌시, 약 30~150m/s²의 가속도가 발생하기 때문에, 상기와는 반대 순서로 충격 하중(P)이 약 30kN~150kN이 되는 코일체의 중심 지름(D) 및 선지름(d)을 결정하면, 이상적인 강도로 에너지를 흡수할 수 있는 차량용 충돌완충장치를 실현할 수 있다. 예를 들면, 코일체에 SS재를 사용하는 경우, 충격 하중(P)이 약 40kN~80kN의 범위의 값으로 하기 위해서는, 중심 지름(D), 선지름(d)이 D=110~130(mm), d=30~40(mm)이면 좋다.

이러한 조건에 덧붙여, 권선 수(Na)가 3이상이라면, 차량의 에너지를 흡수할 수 있는 거리, 즉, 코일체가 거의 완전하게 신장할 때까지의 거리를, 실용적인 값인 약 1m이상으로 할 수 있다. 게다가, 권선 수(Na)가 20이하이면, 실용적인 값인 약 600mm의 높이의 지지체내에 코일체를 수용할 수 있다.

도18b는, 도18a와 동일한 치수 및 재료의 코일체를 사용하고, 도18a와 동일한 변형속도로 힘을 가하여 코일체를 변형시킨 결과이다. 다만, 도18a와 달리, 변형 도중에, 부서지기 전에 4회(P₁~P₄로 나타낸 위치에 대응) 하중을 해방하였다. 도18b에 나타낸 그래프는 세로축을 도18a의 그래프보다도 확대하여 표시하고 있다. 그래프 중, P₁~P₄로 나타낸 위치에서 하중을 0까지 감소시키고 있지만, 어떤 경우에서나 20mm정도 복원하고 있을 뿐이다. 이것으로부터, 탄성이 작고 소성변형에 소정 이상의 하중을 필요로 하는 재료(예를 들면, SS재를 포함하는 연강 등)를 이용하면, 재료의 소성에 의해 에너지를 연속적으로 흡수할 수 있고, 아울러 복원 에너지가 극히 작고, 코일체가 2차 재해를 일으킬 가능성은 현격히 낮아진다고 생각된다.

본 발명에 따르면, 설치비용을 억제할 수 있고, 충돌한 차량을 긴급정지시키고, 또한 차량이 받는 충격을 효과적으로 완화할 수 있는 차량용 충돌완충장치를 제공할 수 있다.

Claims

차량의 충돌에 의해 변형하여 차량이 받는 충격을 경감시키는 완충체;

상기 완충체를 지지하는 지지체; 및

상기 지지체를 세워진 상태로 설치영역에 홀딩시키는 홀딩부

를 구비하고,

소정의 설정값 이상의 하중이 가해지면 파괴되고, 상기 지지체가 세워진 자세로 설치영역에 홀딩된 상태를 해제하는 해제부를, 상기 지지체 또는 홀딩부에 구비하고,

상기 지지체가 상기 설정값보다 작은 하중으로 소성변형하는

차량용 충돌완충장치.
제1항에 있어서,

상기 지지체가 파이프 형상부재이며,

상기 홀딩부가 상기 지지체의 하부에 고착되어 있는 연결부와, 상기 설치영역에 식설되어서 상기 연결부를 상기 설치영역에 홀딩시키고, 또한 상기 해제부로서 기능하는 앵커볼트를 구비하고,

상기 앵커볼트가 상기 설정값 이상의 하중이 가해지면 파괴되는

차량용 충돌완충장치.
제1항에 있어서,

상기 홀딩부가, 상기 지지체의 하부를 수용하는 상기 설치영역에 형성된 매설홀을 구비하고,

상기 지지체가, 파이프 형상부재 또는 봉 형상부재이며, 상기 매설홀에 수용된 경우에 상기 설치영역의 상부에 위치하는 컷팅부를 구비하고,

상기 컷팅부가, 상기 설정값 이상의 하중이 가해지면 파괴의 기점이 되고, 상기 해제부로서 기능하는

차량용 충돌완충장치.
제3항에 있어서,

상기 지지체가 파이프 형상부재이며,

상기 소성변형이 상기 파이프 형상부재를 편평하게 되도록 하는

차량용 충돌완충장치.
제1항에 있어서,

소정 이상의 하중을 받아서 소성변형하는 코일체를 더 구비하고,

상기 홀딩부가, 상기 지지체의 하부를 수용하는 상기 설치영역에 형성된 매 설홀을 구비하고,

상기 지지체가, 파이프 형상부재이며, 상기 설정값보다 작은 하중으로 소성변형하고,

상기 코일체의 양단이, 상기 해제부를 사이에 두고, 상기 차량의 충돌에 의해 상기 홀딩이 해제되는 상기 지지체의 상부와, 상기 차량의 충돌 후에도 상기 홀딩이 유지되는 상기 지지체의 하부 또는 상기 홀딩부에 부착되는

차량용 충돌완충장치.
제5항에 있어서,

상기 코일체가,

각각의 1 권선이 거의 원형의 복수 권선의 나선 형상이며,

중심 지름이 110mm 이상 130mm 이하, 선지름이 30mm 이상 40mm 이하, 권선수가 3 이상 20 이하이며,

SS재로 형성되어 있는

차량용 충돌완충장치.
제1항에 있어서,

상기 지지체가, 복수 인접하여 설치영역에 홀딩되고,

상기 완충체가, 모든 상기 지지체에 의해 지지되는

차량용 충돌완충장치.
제3, 4 또는 5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 홀딩부가, 상기 매설홀에 수용되고, 상기 지지체의 하부를 끼워맞춤에 의해 홀딩하는 끼워맞춤부재를 구비하고,

상기 끼워맞춤부재가, 상기 해제부의 파괴 후에도 거의 형상을 유지할 수 있는 강도로 형성되어 있는

차량용 충돌완충장치.
제2항, 4항 또는 5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 해제부가 파괴에 이르는 상기 설정값이 50kN 이상 900kN이하의 값이며,

상기 지지체를 편평하게 하는 소성변형을 발생하게 하는 항복점 하중이 25kN 이항 800kN 이하의 값인

차량용 충돌완충장치.
제9항에 있어서,

상기 파이프 형상부재가,

철 또는 플라스틱을 이용하여 형성되고,

외경이 100mm 이상 800mm 이하의 값이며,

벽두께(wall tickness)가 0.8mm 이상 100mm 이하의 값인

차량용 충돌완충장치.
제2, 4 또는 5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 파이프 형상부재의 내측에 내부완충재가 장진되어 있는

차량용 충돌완충장치.