KR20080003935A - 충격 분산 장치 - Google Patents

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필립 더블류. 러브
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필립 더블류. 러브
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Abstract

자동차 또는 다른 캐리어인 운송 수단에 인가된 힘의 충격 분산을 위한 장치가 제공된다. 다양한 실시예에서, 상기 장치는 직렬로 연결된 릴리프 밸브(302) 및 유동 제한 장치(116)와 유체 연통하는 적어도 하나의 유압 실린더(112)를 포함한다. 각각의 실린더(112)의 피스톤 로드(106)는 멀티 릴리프 밸브들(302)에 의해 완화된 실린더 내의 유체에 압력을 증가시키는 충격의 힘을 수용하며, 유동 제한 장치와 연속적으로 연결된다. 일 실시예에서, 릴리프 밸브(116) 및 유동 제한 장치(116)는 싱글 밸브(302')로 통합된다. 시스템은 충격에 의해 야기된 힘의 총량에 반응하고, 따라서 제어된 비로 그 힘을 분산한다. 이와 같은 실시예들을 위한 응용들은 자동차 범퍼들(102)로의 연결, 복동 실린더(112)를 구비한 등받이(504)로의 연결, 및 비행기 낙하 캐리어들을 위한 착륙용 발(612)을 포함한다.
충격 분산 시스템, 유압 실린더, 유동 제한 장치, 멀티-릴리프 밸브, 복동 유압 실린더

Description

충격 분산 장치{IMPACT DISPERSAL DEVICE}
[관련 출원에 대한 상호 참조]
본 명세서는 2005년 5월 3일자로 출원된 가출원번호 60/677,147에 기초한 우선권을 주장한다.
[미 연방 정부의 연구 또는 개발 지원에 대한 진술]
해당 사항 없음.
[기술 분야]
본 발명은 충격 분산 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 운송 수단(vehicle)이나 다른 물체에 인가된 외부 힘의 충격 분산에 관한 것이다.
오늘날과 같이 빠르게 돌아가는 사회에서는, 갑작스러운 멈춤 및 예기치 않은 충격들이 존재한다. 이러한 갑작스러운 멈춤 및 충격들이 운송 수단들이나 다른 육중한 물체들을 수반할 때, 상해 및/또는 장치 손상이 있을 수 있다. 이와 같은 충격으로 인한 손상을 최소화하기 위하여 다양한 시도들이 있어 왔다.
예를 들어, 1972년 7월 18일자로 등록된 미국 특허 번호 제3,677,595호의 "Automobile Bumper"에는 운송 수단의 브레이크 페달에 연결된 전기 스위치의 작동에 의해 유압으로 연장되는 범퍼가 개시되었다. 상기 스위치는 파워 스티어링 시스 템(power steering system)을 자동차로부터 떨어진 범퍼에 연장된 유압 실린더들과 연결한다. 연장된 범퍼의 충격하에서, 유압 유체(hidraulic fluid)를 파워 스티어링 시스템으로 복원하는 압력 릴리프 밸브(pressure relief valve)에 의해 유압 실린더들 내부의 압력은 완화된다.
1976년 3월 30일자로 등록된 미국 특허 번호 제3,947,061호의 "Extensible vehicle bumper"에서는 마스터 브레이크 실린더에 연결된 유압 슬레이브(slave) 실린더들에 의해 동작하며, 브레이크에 소정의 힘을 적용함으로써 범퍼를 연장하여 충돌 상태하에서 보다 긴 충격 흡수 길이의 왕복 거리를 가지는 범퍼를 제공하는 자동차 범퍼가 개시되었다. 스프링은 연장된 범퍼에 힘을 가하여 연장되기 전의 위치로 복원한다. 충격시에, 유체 압력은 유압 유체를 브레이크 시스템으로 복원하는 밸브를 통하여 완화된다.
1992년 3월 17일자로 등록된 미국 특허 번호 제5,096,242호의 "Shock-absorbing bumper system"에는 자동차용 브레이크로 작동하는 충격 흡수 범퍼 시스템이 개시되었다. 충격 흡수 범퍼 시스템은 가압된 작동 유체(working fluid)를 공급하기 위한 공급 서브-시스템(supply subsystem)(1), 압력-균형(pressure-balancing) 서브-시스템(2), 스위칭(switching) 서브-시스템(3), 앞/뒤 범퍼 서브-시스템들(4,4'), 피드백(feedback) 서브-시스템(5), 안전 제어(safety-control) 서브-시스템(6), 및 상기 서브-시스템들(1,2,3,4,5,6)을 연결하기 위한 다수의 유로들(oil paths)을 가지는 도관(conduit) 시스템을 포함한다. 일 실시예에서, 도 6 및 6A에 도시된 바와 같이, 충격에 영향을 받은 이후, 범퍼(41)는 충격의 일부를 흡수하는 제2 챔버(45) 내에 작동 유체, 충격의 일부를 흡수하는 스프링(47), 및 전단 핀(shear pin)(43)이 부러진 후 실린더를 수용하는 수용 공간(481)을 가진다. 2001년 11월 6일자로 등록된 미국 특허 번호 제6,312,027호의 "Shock absorbing system for an automotive vehicle"는 부가적인 특징들을 갖는 자동차용 충격 흡수 시스템을 개시한 동일한 발명자에 의해 재등록된 발명이다.
1994년 2월 15일자로 등록된 미국 특허 번호 제5,286,138호의 "Vehicle positioning methods and apparatus with impact damper"에는 유압 실린더(68,69)에 연결된 니들(needle) 밸브(109)와 평행한 체크(check) 밸브(108)를 가지는 한 쌍의 유압 실린더들(68,69)이 개시되었다. 체크 밸브(108)는 유체의 연속적인 유출 없이 유압 실린더(68,69)를 채울 수 있으며, 니들 밸브(109)는 유압 유체로 하여금 실린더로부터 빠져나오도록 하여, 그 결과 피스톤들(72,73)이 천천히 수축되게 한다.
1994년 12월 6일자로 등록된 미국 특허 번호 제5,370,429호의 "Bumper system having an extendable bumper for automotive vehicles"에는 일촉즉발의 사고를 암시하는 상태에 반응하여 자동차로부터 연장될 수 있는 범퍼를 가지는 자동차 범퍼와 연결된 유압 실린더가 개시되었다. 일 실시예에서, 상기 실린더는 실린더의 수축량에 상응하여 감소하는 개구부(opening)를 가지는 홈(groove)을 포함한다. 가변적인 크기의 개구부들 구비한 홈은 범퍼의 연장량에 근거하여 충격 저항을 변경한다.
2002년 8월 20일자로 등록된 미국 특허 번호 제6,435,578호의 "Energy dissipating device for an automobile bumper"에는 유압 실린더 또는 에너지 감세기(energy dissipater)(3,11)가 충격으로부터 에너지를 감세함에 따라 댐핑 홀들(6,14)을 선택적으로 닫는 공동의 로드 피스톤(hollow rod piston)(2,10)이 개시되었다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 충격 분산 시스템이 제공된다. 일 실시예에서, 충격 분산 시스템은 실린더의 피스톤 로드가 충격을 받았을 때, 실린더 내의 유체가 실린더를 유출할 때 유출비를 제한하는 적어도 하나의 유동 제한 장치(flow restrictor)와 유체 연통하는 유압 실린더를 포함한다. 다른 실시예는 유압 실린더와 유동 제한 장치 사이의 릴리프 밸브와 유동 제한 장치로부터 유체를 수용하기 위한 캐치 탱크(catch tank)를 포함한다.
유압 실린더는 샤프트(shaft)에 연결된 피스톤을 가진다. 샤프트는 실린더 내의 유압 유체가 하중에 의해 가압되고, 제어된 비로 유출되도록 충돌 또는 충격 하중을 수용하고 그리고 이 하중들을 피스톤으로 전달하기에 적당하며, 상기 장치를 가짐으로써 충격으로부터 에너지를 분산시킨다.
충격 분산 시스템은 전방 및/또는 후방 운송 수단의 충격들을 분산하기 위하여 충격 분산 시스템이 운송 수단의 범퍼에 연결되어 있는 자동차와 같은 운송 수단에 사용하기에 적당하다. 다른 실시예에서, 충격 분산 시스템은 충격으로 인하여 전방 및 후방으로의 움직임이 제한된 등받이(seat back)로 전달된 충격 에너지를 분산시키기 위하여 등받이에 연결된다. 또 다른 실시예에서, 충격 분산 시스템은 낙하에 영향을 받는 캐리어(carrier), 예를 들어, 비행기로부터 탈출되며 그리고 낙하산(parachute)에 부착된 캐리어와 같은 운송 수단에 사용하기에 적당하다. 이 실시예에서, 충격 분산 시스템은 발 또는 운송 수단 또는 캐리어가 착륙하는 발에 연결된다.
일 실시예에서, 유압 실린더의 유체 챔버는 유출비를 제어하기 위한 유동 제한 오리피스(orifice)를 경유하여 캐치 탱크에 연결된다. 캐치 탱크는 압력 릴리프 밸브 및 조절가능한 오리피스를 통하여 실린더와 연결된다. 다른 실시예에서, 상기 장치는 체크 밸브를 통하여 실린더에 연결된 가압된 공급 탱크를 포함한다. 가압된 탱크는 유압 실린더로 밸브 조절되어 실린더의 유체 챔버를 채운다. 일 실시예에서, 연결 밸브는 자동차 브레이크 시스템 또는 다른 신호의 동작에 의해 작동되어 유압 실린더의 피스톤 로드를 연장시킨다. 다른 실시예에서, 연결 밸브는 충격 이후 발생된 신호에 의해 작동되어 유압 실린더의 유체 챔버를 다시 채운다. 이 실시예는 각각의 충격 이후 실린더를 다시 채우는 공급 탱크로 인하여 다양한 충격들을 흡수하기에 적합하다.
다른 실시예에서, 충격 분산 시스템은 다수의 압력 릴리프 밸브들을 포함하며, 각각의 압력 릴리프 밸브는 다른 설정치(setpoint) 및 조절가능한 오리피스를 가진다. 이 실시예는 다른 레벨의 힘에서 충격을 분사하기 위해 적합하다.
또 다른 실시예에서, 충격 분산 시스템은 복동 유압 실린더(double-acting hydraulic sylinder), 다수의 압력 릴리프 밸브들, 및 해당 유동 제한 장치들을 포함한다. 압력 릴리프 밸브들은 유압 실린더에서 하나의 유체 챔버로부터의 유체가 다수의 밸브들 및 유동 제한 장치들을 통하여 다른 유체 챔버와 유체 연통하도록 연결된다.
본 발명의 상기 언급된 특징들은 첨부된 도면과 더불어 뒤따르는 본 발명의 상세한 설명으로부터 더욱 분명하게 이해될 것이다. 첨부된 도면에서:
도 1은 자동차 범퍼에 부착된 추격 분산 시스템의 일 실시예를 보여주는 개략도;
도 2는 충격 분산 시스템의 일 실시예를 보여주는 개략도:
도 3은 세 가지 레벨들의 분산 및 자동 연장 특징을 갖는 충격 분산 시스템의 일 실시예를 보여주는 개략도:
도 4는 두 가지 레벨들의 분산을 갖는 양방향(two-way) 충격 분산 시스템의 일 실시예를 보여주는 개략도:
도 5는 양방향 충격 분산 시스템을 적용한 일 실시예를 보여주는 도면:
도 6은 충격 분산 시스템을 적용한 일 실시예를 보여주는 도면:
도 7은 도 5의 양방향 충격 흡수 시스템을 사용한 시트의 정면도;
도 8은 시트 벨트 하네스 수축 장치(seat belt harness retractor) 및 잠금 에셈블리(lock assembly)의 일 실시예를 보여주는 측면도:
도 9는 도 7의 시트 벨트 하네스 수축 장치의 일 실시예를 보여주는 정면도:
도 10은 멀티-레벨 릴리프 밸브를 가지는 충격 분산 시스템의 다른 실시예를 보여주는 개략도: 및
도 11은 가변 비의 릴리프를 갖는 릴리프 밸브의 일 실시예를 보여주는 단면도이다.
충격을 분산하기 위한 장치가 개시된다. 충격 분산 시스템은 일반적으로 도면들에서 참조 번호 100과 같이 보여진다. 충격 분산 시스템(100)은 시스템(100) 내에서의 압력이 선택된 압력 설정에 도달된 후 충격으로부터 에너지를 분산한다. 유동 비는, 다양한 실시예들에서, 조절가능하거나 또는 고정된 오리피스들에 의해 제어된다. 충격 분산 시스템(100)은 반동(recoil) 없이 작동한다. 여기에서 사용된 것과 같이, "운송 수단"이라는 용어는 어떤 것을 운반하거나 운송할 수 있는 수단의 넓고 일반적인 의미로 사용된다. 예를 들어, 자동차(automobile)는 운송 수단(vehicle)의 한 타입으로서의 자동차(motor vehicle)이다. 트레일러 및 웨건은 다른 타입의 운송 수단이다. 나무 상자들(crates), 캐리지들(carriages), 컨테이너들(containers) 및 파렛들(pallets)도 또한 운송 수단이다.
도 1은 자동차 범퍼(102)에 부착된 추격 분산 시스템(100-1)의 일 실시예를 보여주는 개략도이다. 상기 설명된 실시예에서, 충격 분산 시스템(100)은 자동차의 차대(chassis) 또는 프레임(104)과 자동차 범퍼(102) 사이에 위치한다. 범퍼(102)를 유압 실린더들(112)에 연결하는 피스톤 로드들(106)의 수직 축들에 평행한 범퍼(102)로의 충격은 시스템(100)이 자동차를 서서히 감속하여 충격의 영향을 분산시키게 한다. 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 충격 분산 시스템(100-1)이 본 발명의 사상과 범위를 벗어남이 없이 자동차의 앞 또는 뒤, 또는 양쪽에 위치될 수 있는 것으로 인식할 것이다.
충격 분산 시스템(100-1)은 튜빙(tubing)(114A, 114B), 한 쌍의 유동 제한 장치들 또는 오리피스들(116A, 116B), 및 캐치 탱크 또는 저장부(118)를 경유하는 한 쌍의 세 방향 필 밸브들(three-way fill valves)(126A, 126B)에 연결된 한 쌍의 유압 실린더들(112A, 112B)을 포함한다. 각각의 세 방향 필 밸브들(126A, 126B)의 연결은 시스템을 채우기 위한 연결(128A, 128B)이다. 일 실시예에서, 상기 연결(128)은 캐치 탱크(118)로부터 실린더들(112) 내부로 빠져나올 유체를 감안하여 실린더들(112)을 밀어서 피스톤 로드(106)가 연장된 피스톤 내부로 들어가도록 한다. 다른 실시예에서, 유체(204)는 유압 유체와 같은 비압축성(incompressible) 액체이다. 다른 실시예에서, 유체는 공기와 같은 압축성 가스이다. 충격 분산 시스템(100)의 다른 일 실시예에서, 상기 시스템(100)은 유체(204)를 캐치 탱크(118) 내부가 아닌 대기로 배출하다. 이와 같은 실시예에서, 유체(204)는 생분해성(bio-degradable) 또는 그렇지 않다면 양성의(benign) 유압 유체이다. 싱글 사용 시스템을 위해서는, 상기 유체(204)는 보존될 필요는 없으며, 그리고 환경 친화적 유체는 땅을 오염시키지 않는다.
일 실시예에서, 유동 제한 장치 또는 오리피스들(116)은 실린더들(112)로부터 다양한 유압 비를 허용할 수 있는 조절가능한 오리피스들이다. 다른 실시예에서, 유동 제한 장치 또는 오리피스들(116)은 고정된, 즉 유동 제한 장치(116)가 조절되지 않는 오리피스들이다. 이 실시예에서, 유동 제한 장치 또는 오리피스들(116)은 본 명세서를 위하여 선택된다.
시험하기 위한 목적으로, 튜빙(114)의 각 부분은 체크 밸브(122) 및 압력 게이지(gauge)(124)에 연결된다. 압력 게이지(124)는 시스템의 최대 압력을 보여준다. 캐치 탱크(118)는 밸브(134) 및 커넥터(136)에 연결된 파이프(132)를 포함한다. 유압 유체의 공급 이후 밸브 밸브(134)는 오픈되어 캐치 탱크(118)를 채울 커넥터(136)에 연결된다. 마찬가지로, 캐치 탱크(118)는 적당한 저장소 내부로 흘러 갈 수 있는 커넥터(136)를 구비한 밸브(134)를 오픈함으로써 배수될 수 있다.
동작시, 실린더들(112)은 유압 유체(204)로 채워져서 피스톤 로드(106) 및 범퍼(102)를 연장시킨다. 충격 상태에서는, 범퍼(102)는 실린더(112) 내부로 피스톤 로드(106)에 힘을 가하며 유압 유체(204)를 가압하고 그리고 유동 제한 장치(116)를 통하여 실린더(112) 밖으로 유체(204)를 밀어내는 힘을 가한다.
도 2는 충격 분산 시스템(100-2)의 일 실시예를 간단하게 보여주는 개략도이다. 상기 설명된 실시예에서, 충격 분산 시스템(100-2)은 피스톤 로드(106)를 구비한 유압 실린더(112)를 포함한다. 유압 실린더는 튜빙(114)을 경유하여 캐치 탱크 내부로 배출하는 유동 제한 장치 또는 오리피스(116), 또는 캐치 탱크(118)에 연결된다. 피스톤 로드(106)에 인가된 힘(202)은 유압 유체(204)를 실린더 밖으로 밀어내는 힘을 가한다. 흐름 제한 장치(116)는 실린더(112) 밖으로 유압 유체(204)의 유동 비를 제한하여, 분산 비(dispersal rate)를 제어한다. 유동 제한 장치(116) 내부의 큰 크기의 오리피스는 보다 빠른 비율로 유체(204)를 실린더(112)로부터 배출하며, 이에 반하여 유동 제한 장치(116) 내부의 보다 작은 크기의 오리피스는 보다 느린 비율로 유체(204)를 실린더(112)로부터 배출한다.
도 2 및 3에서 도시된 캐치 탱크(118)는 대기압 상태이다. 탱크(118)는 캐치 탱크(118) 내부로의 유체(204) 흐름이 탱크(118) 내부의 임의의 압력 강화(buildup)에 의해 제한되지 않도록 배출된다.
도 3은 세 가지 레벨들의 분산 및 자동 연장 특징을 갖는 충격 분산 시스템(100-3)의 일 실시예를 보여주는 개략도이다. 상기 설명된 실시예에서, 충격 분산 장치(100-2)는 피스톤 로드(106)를 구비한 유압 실린더(112)를 포함한다. 유압 실린더는 튜빙(114)을 경유하여 유동 제한 장치(116A, 116B, 116C)에 각각 연결된 릴리프 밸브들(302A, 302B, 302C)의 뱅크(bank)에 각각 연결된다. 각각의 릴리프 밸브들(302)은 점점더 높은 설정치를 가진다. 유동 제한 장치들(116)은 캐치 탱크(118) 내부로 배출한다. 상기 설명된 충격 분산 시스템(100-3)은 다양한 힘의 충격들을 분산한다. 큰 충격은 실린더(112) 내에서 큰 압력을 발생하여 더 많은 릴리프 밸브들(302)을 통한 유동을 야기한다.
힘(202)이 피스톤 로드(106)에 인가될 때, 실린더(112) 내부의 유압 유체(204)의 압력은 유체(204)가 유동 제한 장치(116A)를 통과하여 캐치 탱크(118) 내부로 흐르게 하는 오픈된 제1 릴리프 밸브(302A)의 설정치에 도달할 때까지 유체 압력은 증가한다. 만일 피스톤 로드(106)로 인가된 힘(202)이 제1 릴리프 밸브(302A)를 통해 분산될 수 있는 힘보다 크다면, 유체 압력은 더 증가할 것이다. 만일 유체 압력이 제2 릴리프 밸브(302B)의 설정치에 도달한다면, 제2 릴리프 밸브(302B)는 오픈될 것이며, 유체(204)로 하여금 유동 제한 장치(116B)를 통과하여 캐치 탱크(118) 내부로 흐르게 할 것이다. 만일 피스톤 로드(106)로 인가된 힘(202)이 제2 릴리프 밸브(302A, 302B)를 통해 분산될 수 있는 힘보다 크다면, 유체 압력은 더 증가할 것이다. 만일 유체 압력이 제3 릴리프 밸브(302C)의 설정치에 도달한다면, 제2 릴리프 밸브(302B)는 오픈될 것이며, 유체(204)로 하여금 유동 제한 장치(116C)를 통과하여 캐치 탱크(118) 내부로 흐르게 할 것이다. 유체 압력이 각각의 릴리프 밸브(302)의 설정치 이하로 떨어진 후, 릴리프 밸브(302)는 닫힌다. 이러한 방법으로, 분산 비는 피스톤 로드(106)에 인가된 힘(202)의 양에 의존하여 변화된다.
또한, 도 3에서 설명하는 것은 자동차 운전자가 절박한 충돌을 인식한 때 그 경우에서처럼 자동차 운전자가 자동차 브레이크에 과도한 힘을 인가할 때 피스톤 로드(106)를 연장하는 자동 연장 특성이다. 자동차 운전자가 자동차 브레이크에 힘을 인가할 때, 브레이크 라인(322) 내부의 압력은 증가한다. 운전자가 더 큰 브레이크 힘을 인가함에 따라 브레이크 라인(322) 내부의 압력은 증가한다. 브레이크 라인(322)에 연결된 차단 장치(isolator)(324)는 임펄스 압력이 설정치 이상으로 증가할 때 오픈하는 안내 작동 밸브(pilot operated valve)(314)에 임펄스 라인(326)을 구비한다. 가압된 탱크(312)는 유압 실린더(112)에 연결된 튜빙(114) 내부로 유체를 공급하는 체크 밸브(316)를 관통하는 그들의 배출구(outlet)를 가지는 안내 작동 밸브(314)에 유체를 공급한다. 가압된 탱크(312)는 가압된 가스로 채워진 유체(204)를 포함하지 않는 탱크의 체적을 가지는 유압 유체(204)를 부분적으로 포함하는 용기(vessel)이다. 가스는 유체(204)를 포함하는 탱크(312)의 내용물들을 가압하며, 밸브(314)가 오픈될 때, 유체(204)는 확장된 가스에 의해 탱크(312) 밖 으로 밀려 나온다.
체크 밸브(316)는 시스템(100-3)에 의하여 분산된 충격의 결과에 따른 실린더(112)로부터 탱크(312)로의 임의의 유체(204)의 역류를 방지한다. 자동차 운전자가 과도한 브레이크 힘을 사용할 때, 브레이크 라인(322) 내부의 압력은 차단 장치(324)를 통하여 임펄스 라인(326)으로 전달된다. 임펄스 라인(326) 내부의 압력은, 만일 안내 작동 밸브(314)의 설정치 보다 높을 경우, 안내 작동 밸브(314)를 오픈하여, 탱크(312) 내부의 가압된 압력 유체로 하여금 실린더(112) 내부로 흐르게 하며 연장된 피스톤 내부로 피스톤 로드(106)에 힘을 가한다. 다른 실시예에서, 밸브(314)는 브레이크 라인(322) 내부의 압력이 설정치의 값을 초과할 때 작동하는 압력 작동 밸브이다.
이 실시예에서, 범퍼(102) 또는 다른 충격 수용 부재는 일반적인 동작 동안에는 수축된 위치(retracted position)를 유지한다. 그러나, 충격이 갑자기 발생할 때, 운송 수단의 브레이크 상에 과도한 압력으로 인해 나타나는 것과 같이, 범퍼(102) 또는 다른 충격 수용 부재는 운송 수단으로부터 돌출하기 위하여 연장된다. 이것은 충돌을 분산시키기 위하여 가능한 피스톤 로드(106)를 왕복 거리의 최대 거리로 연장한다. 다른 실시예에서, 밸브(314)는 메카니칼 트립(mechanical trip) 또는 전기 솔레노이드(electric solenoid)와 같은 어떤 다른 수단들에 의해 오픈되어, 피스톤 로드(106)를 연장하며 충격 분산 시스템(100-3)을 사용할 수 있도록 준비한다. 이와 같은 실시예는 도 6의 적용을 위해서 유용하다.
다양한 실시예에서, 범퍼(102)는 최대한 연장된 위치, 부분적으로 연장된 위 치, 또는 최대한 수축된 위치로 유지된다. 도 1에서 도시된 실시예와 같이, 최대한 연장된 위치의 범퍼를 가지는 경우, 충격 분산 시스템(100-1)은 언제나 사용하기에 유용하다. 부분적으로 연장된 또는 완전히 수축된 위치로 유지된 범퍼(102)를 가지는 경우, 범퍼(102)가 충격을 분산시키기 위하여 요구되기 전에 범퍼(102)를 완전히 연장시키기 위하여 어떤 동작이 필수적이다. 도 3에서 보여지는 것과 같이, 범퍼(102)가 이용가능하도록 요구되기 전에 즉시 범퍼(102)를 연장하기 위한 이와 같은 실시예는 운송 수단의 브레이크를 이용함으로써 범퍼(102)를 연장한다.
다른 실시예에서, 가압된 탱크(312)를 유압 실린더(112)에 연결한 밸브(314)는 다른 센서 또는 스위치에 의해 작동된다. 예를 들어, 일 실시예에서, 밸브(314)는 충격이 시스템(100-3)에 의해 분산된 후 즉시 작동하여, 다른 충격에 시스템(100-3)을 사용할 수 있도록 설정한다. 이와 같은 일 실시예에서, 연결 밸브(314)는 피스톤 로드(106)의 위치에 의해 제어되는 제한 스위치(limit switch)에 의해 작동된다.
다른 실시예들에서, 도 1에서 도시된 충격 분산 시스템(100-1)은 도 3에서 도시된 하나 또는 그 이상의 특징들과 결합한다. 예를 들어, 시스템(100-1)의 각각의 유압 실린더(112A, 112B)의 배출 라인(discharge line)(114)은 유동 오리피스(116)를 구비한 직렬로 연결된 릴리프 밸브(302)를 포함한다. 다른 실시예에서, 도 1에 도시된 시스템(100-1)은 가압된 탱크(312) 및 연결 밸브(314)를 포함한다.
도 4는 두 가지 레벨들의 분산을 갖는 양방향 충격 분산 시스템(100-4)의 일 실시예를 보여주는 개략도이다. 복동 유압 실린더(412)는 백(back) 챔버(404) 및 프론트(front) 챔버(406)에 각각 연결된 한 쌍의 유압 라인들(414A, 414B)을 구비한 프론트 실린더(106) 및 리어 실린더(106')를 가진다. 두 라인들(414A, 414B)은 일반적으로 닫힌 십자-연결 밸브(closed cross-connect valve)(414)로 연결된다. 두 라인들(414A, 414B)은 일반적으로 각각 커넥터(408A, 408B)와 연통하는 닫힌 밸브들(404A, 404B)로 종결된다. 이들의 세 밸브들(404A, 404B, 414)의 배열 및 연결들(408)은 유압 실린더(412)를 배치 및/또는 변경되게 한다. 두 개의 피스톤 로드(106, 106')를 가지는 복동 유압 실린더(412)는 두 개의 챔버들(404, 406)을 위하여 일정한 유체 체적을 가진다. 즉, 백 챔버(404)의 체적 및 포워드 챔버(406)의 체적은, 서로 부가된 경우, 피스톤 로드들(106, 106')의 위치에도 불구하고 일정하다. 두 챔버들(404, 406)의 일정한 체적으로 인하여, 양방향 충격 분산 시스템(100-4)은 닫힌 시스템(closed system)이다. 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 릴리프 밸브들(302)의 수 및 유동 제한 장치들(116)이 본 발명의 사상과 범위를 벗어남이 없이 변경될 수 있는 것으로 인식할 것이다.
복동 유압 실린더(412)는 수축 및 연장과 같은 두 가지 모드(mode)로 동작한다. 피스톤 로드(106)에 작용하는 힘(402)은 로드(106)를 두 방향 중 한 방향으로 이동시킨다. 실린더(412) 쪽으로 힘(402)의 방향인 경우, 로드(106)는 수축하여, 그 결과로 수축성을 갖는 백 챔버(404)로부터 튜빙(414A)을 통하여 도 3에서 도시된 것과 유사한 구조를 가지는 릴리프 밸브들(302C, 302D)로 유동하는 유체(204)의 압력을 증가시킨다. 릴리프 밸브들(302C, 302D)은 다른 설정치를 가지며, 제2 밸브(302C, 302D)는 압력이 제1 밸브(302C, 302D)에 의해 경감되지 않을 정도로 힘(402)이 매우 클 때만 오픈한다. 각각의 릴리프 밸브들(302C, 302D)로부터의 배출은 유동 제한 장치(116C, 116D)를 통하여 각각 유동하며, 그리고 확장부(expanding), 즉 프론트 챔버(406)로 유동한다.
반대 방향으로의 힘(402)의 방향으로 인하여, 실린더(412)로부터 멀어지는 곳으로 로드(106)는 연장하여 포워드 챔버(406) 내부의 유체 압력을 증가시킨다. 유체(204)는 수축성을 갖는 포워드 챔버(406)로부터 튜빙(414B)을 통하여 도 3에서 도시된 것과 유사한 구조를 가지는 릴리프 밸브들(302A, 302B)로 유동한다. 릴리프 밸브들(302A, 302B)은 다른 설정치를 가지며, 제2 밸브(302A, 302B)는 압력이 제1 밸브(302A, 302B)에 의해 경감되지 않을 정도로 힘(402)이 매우 클 때만 오픈한다. 각각의 릴리프 밸브들(302A, 302B)로부터의 배출은 유동 제한 장치(116C, 116D)를 통하여 각각 유동하며, 그리고 확장부, 즉 백 챔버(404)로 유동한다.
양방향 충격 분산 시스템(100-4)의 배열에서 보여주는 것과 같이, 상기 시스템(100-4)은 반대 방향으로 발생하는 충격들을 위하여 충격 분산 장치를 제공한다. 예를 들어, 도 5는 양방향 충격 분산 시스템(100-4)을 적용한 일 실시예를 보여주는 도면이다. 운송 수단 시트(502)는 일반적인 작동에서는 시트 점유자의 편안함을 위해 적합하도록 위치하는 등받이(504)를 가진다. 충격이 운송 수단의 전방 또는 후방 어디든지 시트(502)가 견디도록 설치된 운송 수단에서, 임의의 충격의 결과로 인하여 그 시트(504)는 전방 위치(504A) 또는 후방 위치(504B)로 이동할 수 있다. 등받이(504)가 일반적으로 조절되어 있거나 또는 등받이(504)가 충격으로 인하여 이동될 때 시트(504)는 피봇 축(pivoting axis)(512)에 대하여 피봇 운동을 한다. 상기 설명된 실시예에서, 복동 유압 실린더(412)는 시트 바닥에 고정되거나 또는 충격시 등받이(504)와 관련하여 고정된 위치 내에서 일반적으로 유지되는 다른 부재에 고정된다. 등받이(504)가 그들의 전 후 위치(504A, 504B) 사이로 이동하는 것과 마찬가지로 이동하는 등받이(504)의 한 지점(514)에 실린더(412)의 피스톤 로드(106)는 부착된다.
등받이(504)는 일반적으로 전방 및 후방 위치(504A, 504B) 사이를 움직이도록 강제된다. 자동차에 의한 지속적인 충격 동안, 양방향 충격 분산 시스템(100-4)은 시트(502) 점유자의 운동(momentum)에 의해 부분적으로 인가된 충격력을 분산할 수 있다. 점유자가 시트(502)와 관련하여 제지될 수 있도록 등받이(504)에 고정된 시트 제한 시스템(seat restraining system)으로 인하여, 점유자 및 등받이(504)의 운동은 등받이(504)에 연결된 양방향 충격 분산 시스템(100-4)에 의해 분산된다. 일 실시예에서, 시트 제한 시스템의 어깨 하네스(shoulder harness)의 일 부분은 등받이(504)에 고정된다. 양방향 충격 분산 시스템(100-4)은 앞 또는 뒤 어느 곳으로부터의 자동차의 충격의 일 부분을 분산한다. 충격이 등받이(504) 및 점유자를 전방 또는 후방으로 각각 이동시키는 것과 같이, 머리 받침(headrest) 및 등받이(504)에 인접하고 머리 및 상체를 지지하는 시스템(100-4)을 갖춤으로써, 육체 반동으로 인한 머리 및 목의 상해의 위험을 줄인다.
일 실시예에서, 전방 위치(504A)와 후방 위치(504B) 사이로 등받이(504)의 운동을 제한하도록 멈추개들(stops)이 제공된다. 멈추개들은 로드(106)가 단지 멈추개들 사이에서 움직이게 강제되도록 로드(106)와 일체가 되어, 등받이(504)의 이 동 범위를 제한한다. 다른 실시예에서, 등받이(504)가 단지 멈추개들 사이에서 움직이도록 멈추개들은 시트(502) 및 등받이(504) 어셈블리와 일체로 된다.
도 6은 충격 분산 시스템(100)을 적용한 일 실시예를 보여주는 도면이다. 상기 설명된 실시예에서, 캐리어 또는 나무 상자(602)와 같은 운송 수단은 낙하산(604)에 부착된다. 캐리어(602)는 각각의 모서리 근처에 유압 실린더(112)를 포함한다. 각 실린더(112)의 피스톤 로드(106)는 부착된 발(612)을 갖는다. 물체(602)가 땅에 닿을 때, 발들(612)은 지면에 접촉하고 발들(612)에 부착된 피스톤 로드들(106)은 실린더들(112) 내부로 수축한다. 각각의 실린더(112) 및 발들(612)은 독립적이며, 불규칙한 표면 또는 거친 지형에 물체를 착륙시키기에 용이하다.
다양한 실시예에서, 물체(602)은 비행기로부터 낙하될 수 있는 자동차 또는 나무 상자와 같은 운송 수단이다. 상기 실시예에서, 캐리어(602)는 유압 실린더들(112)가 자동차 프레임 또는 구조에 부착된 자동차이다. 상기 실시예에서, 캐리어(602)는 도시된 것과 같이 실린더들(112)이 그들의 측면에 부착된 나무 상자(602)이다. 다른 실시예에서, 실린더들(112)은 받침대(skid) 또는 파렛트(pallet) 바닥 아래로 연장하는 발을 구비하는 받침대 또는 파렛트에 부착된다.
일 실시예에서, 피스톤 로드들(106) 및 발들(612)은 물체(602)가 비행기로부터 낙하한 후 바로 연장된다. 일 실시예는 시스템(100-3)이 배치되도록 압축된 탱크 안에 저장된 유체(204)가 실린더(112) 내부의 피스톤 로드들(106)로 이동하는 밸브(314)를 열기 위한 로프(rope) 또는 다른 작동 장치를 포함한다. 운송 수단(602)이 지면에 닿은 후, 피스톤 로드들(106)은 수축되어 발을 지면으로부터 들 어 올려서 운송 수단(602)을 이동가능하게 한다. 충격 분산 시스템(100)의 일 실시예에서, 시스템(100)은 유체(204)를 캐치 탱크(118)가 아닌 대기 중으로 배출한다. 이 실시예에서, 유체(204)는 생분해성 또는 그렇지 않다면 양성의 유압 유체이다. 도시된 실시예는 싱글 사용 시스템을 보여주기 때문에, 유체(204)는 보존될 필요는 없으며, 그리고 환경 친화적 유체는 땅을 오염시키지 않는다.
다른 실시예에서, 도 6에 도시된 충격 분산 시스템(100)은 고정된 오리피스 또는 유동 제한 장치(116) 및 고정된 설정치 압력 릴리프 밸브(302)를 포함한다. 유동 제한 장치(116)의 크기 및 밸브(302)의 설정치는 무게, 하강 비율, 및 날씨 상태와 같은 물체(602)의 특징들에 근거하여 결정된다.
도 7은 도 5의 양방향 충격 흡수 시스템(100-4)을 사용한 명세서의 일 실시예의 운송 수단 시트(502) 및 등받이(504)의 정면도이다. 상술한 바와 같이, 등받이(504)는 전방 위치(504A) 및 후방 위치(504B) 사이에서 움직인다. 운송 수단에 부착된 운송 수단의 시트 벨트의 어깨 하네스부가 문에 인접한 지지 기둥 상에 위치한다는 것은 잘 알려져 있다. 고정된 지점에 부착된 시트 벨트 및 두 위치(504A, 504B) 사이를 움직이는 등받이(504)로 인하여, 시트(502)를 점용한(occupying) 승객은 각각 매우 꽉 쬐인 시트 벨트 및 너무 헐거운 시트 벨트를 경험할 수 있을 것이다. 도 7에 도시된 실시예는 등받이(504) 및 시트 벨트(702A) 사이의 관련 움직임을 극복한다.
시트(502)의 인접한 일측에는 시트 벨트(702)의 일단이 부착된 브라켓(bracket)을 구비한 시트 벨트 마운트(714)가 있다. 시트 벨트(702B)의 일 부분 은 시트(502) 상을 가로지르며, 시트(502)를 점용한 승객의 무릅(lap)에 인접하게 놓인다. 시트 벨트(702)는 시트 벨트 래칭 장치(seat belt latching mechanism)(716) 내부로 클립 고정되는 시트 벨트 래치 텅(seat belt latch tongue)(706)을 관통한다. 시트 벨트 래칭 장치(716)는 설명된 실시예에서 보여주는 것과 같이 래칭 장치(716)의 일측에 시트 벨트 릴리즈 버튼(726)을 포함한다. 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 사상과 범위를 벗어남이 없이 릴리즈 버튼(726)이 래칭 장치(716) 상의 다른 위치에도 놓일 수 있는 것으로 인식할 것이다. 시트 벨트(702)의 어깨부(shoulder portion)(702A)의 상부 끝은 시트 벨트 수축 장치(708)에 연결된다. 시트 벨트 수축 장치 어셈블리(708)는 시트 벨트(702)의 초과 길이를 감아서, 시트 벨트(702)가 시트(502)를 점용한 승객에 대하여 편안하게 맞춘다. 시트 벨트 수축 장치 어셈블리(708)는 또한 자동차의 충돌이나 충격 동안 시트(502)를 점용한 승객을 시트 벨트(702)가 구속시킬 필요가 있을 때 시트 벨트(702)를 수축 장치 에셈블리(708)로부터 풀어지는 것을 방지하는 잠금 장치(locking mechanism)를 포함한다.
상기 설명된 실시예에서, 시트 벨트 수축 장치(708)는 사고 시 시트 하네스 시스템에 의해 조우된(encountered) 힘에 저항하는 구조상의 지지부를 구비한 등받이(504)에 부착된다. 시트 벨트 수축 장치(708)는 등받이(504)에 관련하는 고정된 위치에 있기 때문에, 시트 벨트(702)의 어깨부(702A)는 사고 시 또는 시트 하네스 시스템이 다른 방법으로 요구될 때 시트(502)를 점용한 승객과 관련하여 그들의 미리 결정된 위치를 유지한다.
도 8은 시트 벨트 하네스 수축 장치 에셈블리(708)의 일 실시예를 보여주는 측면도이다. 도 9는 도 7의 시트 벨트 하네스 수축 장치 어셈블리(708)의 일 실시예를 보여주는 정면도이다. 수축 장치 어셈블리(708)는 시트 벨트(702)의 초과 길이를 저장하기 위해 감을 때 기준으로 하는 회전 축(rotating shaft)(812)을 포함한다. 상기 설명된 실시예에서, 축(812)은 벨트(702)의 끝단을 수용하는 슬롯(slot)(912)을 구비한다. 축(812)은 감는 힘을 제공하는 코일 스프링(902)에 연결된다.
시트 벨트 수축 장치(708)에 사용된 자동 잠금 장치(automatic locking mechanisms)의 대안으로서, 상술된 실시예는 톱니 모양의 바퀴(toothed wheel)(802)를 선택적으로 맞물리게 하여 고정된 위치에서 바퀴(802) 및 축(812)을 잠그는 멈춤쇠(pawl)(804)를 포함한다. 멈춤쇠(804)는 수축 장치 하우징(810)에 부착된 지지 부재(806)에서 핀(816) 둘레를 피봇 운동한다. 멈춤쇠(804)의 일단은 엑츄에이터(908)로부터 선택적으로 연장되고 수축되는 엑츄에이터 축(808)에 부착되어, 멈춤쇠(804)의 반대 끝단을 톱니 모양의 바퀴(802)로부터 맞물리게(engage) 하거나 맞물리지 않게(disengage) 한다. 멈춤쇠(804A)의 맞물리지 않은 위치는 도 8에서 점선으로 도시된다. 톱니 모양의 바퀴(804)에 인접한 멈춤쇠(804)의 끝단 근처에는 인장력(tension)으로 홀더(hold)된 스프링(814)이 있다. 스프링(814)은 바퀴 방향으로 멈춤쇠(804)를 끌어 당기며, 멈춤쇠(804)가 바퀴(802)와 맞물리게 힘을 가한다. 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 사상과 범위를 벗어남이 없이 스프링(814)이 토션(torsion) 스프링과 같은 다른 타입들도 가능하다 는 것으로 인식할 것이다.
일 실시예에서, 멈춤쇠(804)는 엑츄에이터 축(808)의 운동을 통하여 단지 맞물린 위치 및 맞물리지 않는 위치 사이에서 움직인다. 다른 실시예에서, 하우징(810)에 부착된 스프링(814)은 멈춤쇠(804)에 작용하여 멈춤쇠(804)를 맞물리는 위치로 힘을 가한다. 일 실시예에서, 이와 같은 스프링(814)은 멈춤쇠(804)를 맞물리는 위치로 힘을 가하는 토션 스프링이다. 상기 설명된 실시예에서, 코일 스프링(814) 톱니 모양의 바퀴(802) 근처의 멈춤쇠(804)에 부착되어, 멈춤쇠(804)를 맞물리는 위치로 힘을 가한다. 맞물리는 위치로 힘이 가해진 멈춤쇠(804)로 인하여, 엑츄에이터 축(808)의 엑츄에이션(actuation)은 멈춤쇠(804)의 반대 끝단으로 끌어 당겨서 톱니 모양의 바퀴(802)의 잠금을 해제하고 시트 벨트(702)를 조절가능하게 한다.
일 실시예에서, 잠금 버튼(728)은 시트 벨트 수축 장치 어셈블리(708) 상에 장착된다. 잠금 버튼(728)은 엑츄에이터(908)를 작동시켜 멈춤쇠(804)를 맞물리지 않는 위치(804A)로 이동시킨다. 일 실시예에서, 잠금 버튼(728)은 솔레노이드, 즉 엑츄에이터(908)에 연결된 전기적인 스위치이다. 다른 실시예에서, 잠금 버튼(728)은 엑츄에이터 축(808)을 움직이는 케이블(cable)에 연결된다. 또 다른 실시예에서, 버튼(728)은 시트(502)에 있는 승객으로 하여금 푸시 버튼(pushbutton)(728)의 누름과 더불어 벨트(702)에 의해 제어되지 않는 운동의 자유를 가지게 한다.
도 10은 멀티-레벨 릴리프 밸브(302)를 가지는 충격 분산 시스템(100-4)의 다른 실시예를 보여주는 개략도이다. 상기 시스템(100-4)의 설명된 실시예는 세 개 의 릴리프 밸브들(302A, 302B, 302C)을 제외하고는 도 3에서 설명된 실시예와 유사하며, 각각은 단일 설정치를 가지며, 밸브(302')가 가장 먼저 오픈되고 그리고 나서 밸브는 밸브가 최대한 열리는 압력으로 될 때까지 변경가능한 유동 비를 가지는 싱글 릴리프 밸브(302')로 세 개의 조합된 유동 제한 장치들(116A, 116B, 116C)은 대체될 수 있다. 상기 설명된 실시예에서, 피스톤 로드(106)가 충격(202)에 의해 이동함에 따라, 유체(204)의 압력은 증가한다. 압력이 제1 설정치로 증가함에 따라, 릴리프 밸브(302')는 오픈되어 유체(204)를 미리 설정된 유동 비로 캐치 탱크(118)로 방출시킨다. 만일 실린더(112) 내부의 압력이 밸브(302')의 제2 설정치로 지속적으로 증가한다면, 릴리프 밸브(302')는 보다 큰 유동 비로 실린더(112)로부터 캐치 탱크(118)로 유체(204)를 방출한다.
도 11은 가변 설정치를 가지는 릴리프 밸브(302')의 일 실시예를 보여주는 단면도이다. 상술한 릴리프 밸브(302')는 다이렉트 엑팅 피스톤 밸브(direct acting piston valve)이다. 피스톤(1104)는 흡입 포트(inlet port)(1112)에서 유체의 압력과 관련하여 피스톤(1104)의 위치를 가지는 밸브 몸체(1102)의 보어(1108) 범위 내에서 이동한다. 하부 오-링(o-ring)(1106B)은 밸브 몸체(1112)에서 피스톤(1104) 및 보어(1108)의 표면 사이에 위치하며, 상부 오링(1106A)은 스프링(1116)에 가까운 피스톤(1104)에 위치한다. 밸브 몸체(1102)에서 피스톤(1104) 및 플러그(plug)(1108) 사이의 스프링(1116)은 피스톤(1104)의 하부 표면으로 인가된 유체의 힘을 중화시킨다. 일 실시예에서, 밸브 몸체(1102)에서 보어(1108)의 바닥에 관련하는 플러그(1108) 위치가 조절가능한 밸브 몸체(1102)와 플러그(1108)는 나사 맞물림(threaded engagement)을 가짐으로써, 스프링(1116)에 의해 피스톤(1104)으로 인가된 힘을 변경할 수 있다. 다른 실시예에서, 스프링(1116)이 미리 선택된 힘을 피스톤(1104)에 인가하도록 플러그(1108)는 밸브 몸체(102) 내부에서 피스톤에 고정된다.
밸브(302')의 배출 포트(outlet port)(1114)는 출구 포트(1112) 방향으로 위치한 슬롯(1126)을 구비한 중심 보어(1124)를 가진다. 유체의 압력이 증가함에 따라, 피스톤(1104)은 위로 이동하며, 압력이 제1 설정치에 도달하면, 슬롯(1126)은 흡입 포트(1112)로부터 유체에 노출되어 피스톤(104)에 의해 노출된 슬롯(1126)의 단면적에 근거한 비율로 유체가 밸브(302')를 관통하게 한다. 제2 설정치에 도달할 때, 만일 압력이 지속적으로 증가한다면, 피스톤(1104)은 지속적으로 상승하여 피스톤이 메인 배출 보어(1124)를 노출시킬 때까지 슬롯(1126)의 면적을 더욱 노출시킨다. 상술한 실시예에서, 피스톤(104)이 상 방향으로 이동할 때, 보다 많은 용량의 유체가 슬롯(1126) 내부로 흘러들어 가도록 슬롯(1126)은 경사진다. 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 사상과 범위를 벗어남이 없이 슬롯(1126)의 각도 및 모양은 변경 가능하다는 것으로 인식할 것이다. 메인 배출 보어(1124)가 위로 이동하는 피스톤(1104)에 의해 노출됨에 따라, 흡입 포트(1112)로부터 배출 포트(1114)로의 유동 비는 증가한다. 일 실시예에서, 슬롯(1126)은 밸브 몸체(1102) 내부의 채널(channel)이다.
상술한 실시예에서, 밸브(302')는 최초로 노출한 슬롯(1126)과 관련된 제1 설정치, 노출한 메인 배출 보어(1124)와 관련된 제2 설정치, 및 노출된 메인 배출 보어(1124)의 가지는 최대 면적과 관련된 높은 설정치를 가진다. 슬롯(1126) 및 메인 배출 보어(1124)가 배출 포트(1114)를 통과하는 유동 비를 단계에 따라 변경할 수 있기 때문에 배출 포트(1114)는 단계로 된 배출 포트이다. 즉, 피스톤(1104)이 슬롯(1126)을 노출시킬 때, 상술한 실시예의 제1 단계가 시작되어, 피스톤(1104) 운동에 의해 노출된 슬롯(1126)의 총량과 관련하여 밸브를 통하여 유체가 유동하게 한다. 피스톤(1104)이 메인 보어(1124)를 노출시킬 때, 제2 단계가 시작되어, 밸브(302')를 통한 보다 큰 유동 비를을 가능하게 한다.
다양한 실시예에서, 슬롯(1126)의 모양, 크기, 및 위치는 원하는 다수의 설정치 및 각각의 이러한 설정치들 사이에서의 유동 비를 얻을 수 있도록 구성된다. 슬롯(1126) 및 메인 배출 보어(1124)는 가변 유동 제한 장치로서의 역할을 하며, 유체 압력에 근거하여 노출된 영역과 피스톤(1104) 위치의 상관 관계를 가지는 대부분의 유동 제한 장치와 작용한다. 다른 실시예에서, 도 4에서 도시된 릴리프 밸브들(302) 및 유동 제한 장치들(116)의 두 위치들은 각각의 밸브(302')가 챔버들(404, 404) 중 하나로 배출하는 한 쌍의 멀티 설정치 릴리프 밸브들(302')로 대체된다.
충격 분산 시스템(100)은 다양한 기능들을 포함한다. 일 실시예에서, 충격을 수용하는 기능은 도 1에서 도시된 바와 같이 유압 실린더(112)에 연결된 범퍼(102)에 의해 구현된다. 다른 실시예에서, 충격을 수용하는 기능은 도 5에서 도시된 바와 같이 유압 실린더(412)에 연결된 등받이(504)에 의해 구현된다. 또 다른 실시예에서, 충격을 수용하는 기능은 도 6에서 도시된 바와 같이 낙하 후 지상에서의 이 동 수단 또는 물체(602)에 부착된 발들(502)에 의해 구현된다.
일 실시예에서, 승객을 안전하게 하기 위하여 등받이(504) 쪽으로 시트 벨트(702)를 수축하는 기능은 도 7, 8, 및 9에서 도시된 바와 같이 시트 벨트 하네스 수축 장치 어셈블리(708)에 의해 구현된다. 일 실시예에서, 시트 벨트 하네스 수축 장치 어셈블리(708)는 자동 잠금 장치를 구비한 종래의 시트 벨트 수축 장치를 포함한다. 다른 실시예에서, 시트 벨트 하네스 수축 장치 어셈블리(708)는 엑츄에이터(908)에 응답하는 멈춤쇠(804)를 구비한 톱니 모양의 바퀴(802)를 맞물리게 하는 멈춤쇠(804)를 포함하는 수동 잠금 장치를 포함한다.
전술한 설명으로부터, 충격 분산 시스템(100)이 제공되었다는 것을 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자 인식할 것이다. 다양한 실시예에서, 이 시스템(100)은 충격으로부터 힘을 수용하기에 적합한 피스톤 로드(106)를 구비한 실린더(112)를 포함한다. 실린더(112)는 충격에 의해 실린더(112) 외부로 힘을 가하는 유체(204)를 가진다. 다양한 실시예에서, 유체(204)는 적어도 하나의 유동 제한 장치(116) 및 적어도 하나의 압력 릴리프 밸브(302)를 관통한다.
본 발명은 몇몇 실시예들의 서술에 의해 설명되어 지고, 상기 설명적인 실시예들은 상당히 자세하게 설명되었지만, 첨부된 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 한정하게나 어떤 식으로든 그러한 상세한 정도까지 제한하는 것은 출원인의 의도가 아니다. 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 부가적인 장점들 및 변경들이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러므로 넓은 측면에 있어서의 본 발명은 구체적인 세부사항, 대표적인 장치 및 방법들, 그리고 도시되고 상술된 설명적인 예들에 제한되지 않는다. 따라서, 새로운 시도는 출원인의 일반적인 신규한 발명 개념의 사상 및 범위를 벗어남이 없이 이와 같은 세부사항들로부터 이루어질 수 있다.

Claims (31)

  1. 운송 수단에 인가된 힘의 충격 분산을 위한 장치에 있어서,
    상기 운송 수단의 제2 구조 부재에 연결된 피스톤 로드 및 유체로 채워진 제1 유체 챔버을 구비하고, 상기 운송 부재의 제1 구조 부재에 연결된 유압 실린더;
    제1 설정치를 가지며, 상기 제1 유체 챔버와 유체 연통하는 제1 릴리프 밸브;
    상기 제1 릴리프 밸브와 직렬로 연결되며, 상기 제1 릴리프 밸브와 유체 연통하는 제1 유동 제한 장치;
    상기 제1 설정치와 다른 제2 설정치를 가지며, 상기 제1 유체 챔버와 유체 연통하는 제2 릴리프 밸브; 및
    상기 제1 릴리프 밸브와 평행한 상기 제2 릴리프 밸브와 유체 연통하며, 상기 제2 릴리프 밸브와 직렬로 연결되고, 상기 제1 유동 제한 장치와 평행한 제2 유동 제한 장치를 포함하고,
    상기 피스톤 로드의 수직 축을 따라 인가된 충격력은 상기 제1 및 제2 유동 제한 장치들에 의해 제어된 유동 비에서 상기 제1 및 제2 릴리프 밸브를 통하여 상기 제1 유체 챔버를 탈출하는 상기 유체를 가압하는 것을 특징으로 하는 충격 분산 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 릴리프 밸브 및 상기 제1 유동 제한 장치는 상기 제1 릴리프 밸브가 작동할 때, 상기 제1 유체 챔버로부터 상기 유체를 안내하며, 상기 제2 릴리프 밸브 및 상기 제2 유동 제한 장치는 상기 제2 릴리프 밸브가 작동할 때, 상기 제1 유체 챔버로부터 상기 유체를 안내하는 것을 특징으로 하는 충격 분산 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 릴리프 밸브, 상기 제1 유동 제한 장치, 상기 제2 릴리프 밸브, 및 상기 제2 유동 제한 장치는 싱글 밸브 어셈블리에 통합되는 것을 특징으로 하는 충격 분산 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 싱글 밸브 어셈블리는 피스톤, 스프링, 및 단계를 가지는 배출 포트를 포함하되, 상기 단계를 가지는 배출 포트는 상기 유체의 압력과 관련하여 유체 유동 비를 변경하는 것을 특징으로 하는 충격 분산 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 싱글 밸브 어셈블리는 피스톤, 스프링, 및 배출 포트를 포함하되, 상기 배출 포트는 메인 배출 채널 및 슬롯을 구비하고, 상기 유체의 압력이 증가함에 따라 상기 메인 배출 채널이 상기 유체에 노출되기 전에 상기 슬롯은 흡입 포트로부터 상기 유체에 노출되는 것을 특징으로 하는 충격 분산 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 운송 수단의 범퍼는 상제 제1 구조 부재 및 상기 제2 구조 부재 중 하나에 부착되는 것을 특징으로 하는 충격 분산 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 운송 수단의 등받이는 제1 구조 부재 및 상기 제2 구조 부재 중 하나에 부착하되, 상기 등받이는, 상기 충격 시, 피봇 운동으로 강제되어 상기 피스톤에 의한 전방 위치 및 후방 위치 사이를 움직이는 것을 특징으로 하는 충격 분산 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 유압 실린더는 상기 유체로 채워진 제2 유체 챔버를 더 포함하되, 상기 유압 실린더는 상기 피스톤 로드의 운동이 상기 제1 및 제2 유체 챔버들에 작용하는 복동 실린더이며, 상기 제1 릴리프 밸브 및 상기 제1 유동 제한 장치는 상기 제1 릴리프 밸브가 작동할 때, 상기 제2 유체 챔버로 상기 유체를 안내하며, 상기 제2 릴리프 밸브 및 상기 제2 유동 제한 장치는 상기 제2 릴리프 밸브가 작동할 때, 상기 제2 유체 챔버로부터 상기 유체를 안내하는 것을 특징으로 하는 충격 분산 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 운송 수단은 낙하하는 힘에 영향을 받는 캐리어이되, 상기 제1 및 제2 구조 부재(structural member)들은 상기 낙하하는 힘에 영향을 받은 후 상기 캐리어가 의지하는 푸터인 것을 특징으로 하는 충격 분산 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 충격을 수용하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 충격 분산 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 유체를 함유하는 가압된 탱크를 더 포함하되, 상기 가압된 탱크는 상기 제1 유체 챔버와 유체 연통하는 연결 밸브와 유체 연통하는 것을 특징으로 하는 충격 분산 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 유체를 함유하는 가압된 탱크를 더 포함하되, 상기 가압된 탱크는 상기 제1 유체 챔버와 유체 연통하는 연결 밸브와 유체 연통하고, 상기 연결 밸브는 운송 수단 브레이크 시스템으로부터의 신호에 의해 작동하는 것을 특징으로 하는 충격 분산 장치.
  13. 하나의 축을 따라 인가된 힘의 충격 분산을 위한 장치에 있어서,
    유체로 채워진 제1 유체 챔버 및 제2 유체 챔버를 구비한 복동 실린더이며, 운송 수단의 제1 구조 부재에 연결되고, 상기 운송 수단의 제2 구조 부재에 연결된 피스톤 로드를 구비한 유압 실린더;
    제1 설정치를 가지며, 상기 제1 유체 챔버와 유체 연통하는 제1 릴리프 밸브;
    상기 제1 릴리프 밸브가 작동할 때, 상기 제1 릴리프 밸브와 더불어 상기 유체를 상기 제2 유체 챔버로 안내하고, 상기 제1 릴리프 밸브와 직렬로 연결되며, 상기 제1 릴리프 밸브와 유체 연통하는 제1 유동 제한 장치:
    제2 설정치를 가지며, 상기 제1 유체 챔버와 유체 연통하는 제2 릴리프 밸브;
    상기 제2 릴리프 밸브가 작동할 때, 상기 제2 릴리프 밸브와 더불어 상기 유체를 상기 제2 유체 챔버로 안내하고, 상기 제2 릴리프 밸브와 직렬로 연결되며, 상기 제2 릴리프 밸브와 유체 연통하는 제2 유동 제한 장치:
    제3 설정치를 가지며, 상기 제2 유체 챔버와 유체 연통하는 제3 릴리프 밸브: 및
    상기 제3 릴리프 밸브가 작동할 때, 상기 제3 릴리프 밸브와 더불어 상기 유체를 상기 제1 유체 챔버로 안내하고, 상기 제2 유동 제한 장치와 직렬로 연결된 상기 제3 릴리프 밸브와 유체 연통하는 제3 유동 제한 장치를 포함하되,
    상기 피스톤 로드의 수직 축을 따라 양 방향으로 인가된, 상기 제1, 제2, 및 제3 릴리프 밸브들 중 하나를 작동시키는, 충분한 힘의 충격은 상기 유체를 상기 제1 및 상기 제2 유체 챔버들 사이를 흐르게 하는 것을 특징으로 하는 충격 분산 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 릴리프 밸브, 상기 제1 유동 제한 장치, 상기 제2 릴리프 밸브, 및 상기 제2 유동 제한 장치는 싱글 밸브 어셈블리에 통합되는 것을 특징으로 하는 충격 분산 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 싱글 밸브 어셈블리는 피스톤, 스프링, 및 단계를 가지는 배출 포트를 포함하되, 상기 단계를 가지는 배출 포트는 상기 유체의 압력과 관련하여 유체 유동 비를 변경하는 것을 특징으로 하는 충격 분산 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 싱글 밸브 어셈블리는 피스톤, 스프링, 및 배출 포트를 포함하되, 상기 배출 포트는 메인 배출 채널 및 슬롯을 구비하고, 상기 유체의 압력이 증가함에 따라 상기 메인 배출 채널이 상기 유체에 노출되기 전에 상기 슬롯은 흡입 포트로부터 상기 유체에 노출되는 것을 특징으로 하는 충격 분산 장치.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 제1 릴리프 밸브, 상기 제1 유동 제한 장치, 상기 제2 릴리프 밸브, 및 상기 제2 유동 제한 장치는 제1 싱글 밸브 어셈블리로 통합되며, 상기 제3 릴리프 밸브 및 상기 제3 유동 제한 장치는 제2 싱글 밸브 어셈블리로 통합되는 것을 특징으로 하는 충격 분산 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    각각의 상기 제1 및 제2 싱글 밸브 어셈블리는 피스톤, 스프링, 및 배출 포트를 포함하되, 상기 배출 포트들의 각각의 하나는 메인 배출 채널 및 슬롯을 구비하고, 상기 유체의 압력이 증가함에 따라 상기 메인 배출 채널이 상기 유체에 노출되기 전에 상기 슬롯은 흡입 포트로부터 상기 유체에 노출되는 것을 특징으로 하는 충격 분산 장치.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 운송 수단의 등받이는 제1 구조 부재 및 상기 제2 구조 부재 중 하나에 부착하되, 상기 등받이는, 상기 충격 시, 피봇 운동으로 강제되어 상기 피스톤에 의한 전방 위치 및 후방 위치 사이를 움직이는 것을 특징으로 하는 충격 분산 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 등받이에 부착된 시트 벨트 수축 장치를 더 포함하되, 상기 시트 벨트 수축 장치는 상기 등받이의 상기 전방 위치 및 상기 후방 위치의 두 위치가 존재함 에도 불구하고 시트 벨트에 미리 선택된 인장력을 유지하며, 상기 시트 벨트 수축 장치는 먼 위치로부터 작동가능한 잠금 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 충격 분산 장치.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 등받이에 부착된 시트 벨트 수축 장치를 더 포함하되, 상기 시트 벨트 수축 장치는 시트 벨트가 상기 시트 벨트 수축 장치로부터 풀어지는 것을 방지하는 원격 제어된 잠금 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 충격 분산 장치.
  22. 제19항에 있어서,
    승객을 안전하게 하기 위하여 시트 벨트를 등받이로 수축시키기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 충격 분산 장치.
  23. 제13항에 있어서,
    상기 운송 수단의 등받이는 상기 제1 구조 부재 및 상기 제2 구조 부재 중 하나에 부착하되, 상기 등받이는, 상기 충격 동안, 전방 위치 및 후방 위치 사이를 움직일 수 있으며, 상기 전방 위치 및 상기 후방 위치는 제1 멈춤쇠 및 제2 멈춤쇠에 의해 정의되며, 상기 제1 멈춤쇠 및 제2 멈춤쇠는 상기 등받이가 상기 전방 위치 및 상기 후방 위치 이상을 이동하는 것을 제한하는 것을 특징으로 하는 충격 분산 장치.
  24. 운송 수단에 인가된 힘의 충격 분산을 위한 장치에 있어서,
    상기 운송 수단의 제2 구조 부재에 연결된 피스톤 로드 및 유체로 채워진 제1 유체 챔버을 구비하고, 상기 운송 부재의 제1 구조 부재에 연결된 유압 실린더;
    제1 설정치를 가지며, 상기 제1 유체 챔버와 유체 연통하는 제1 릴리프 밸브;
    상기 제1 릴리프 밸브가 작동할 때, 상기 제1 릴리프 밸브와 더불어 상기 유체를 상기 제1 유체 챔버로부터 안내하고, 상기 제1 릴리프 밸브와 직렬로 연결되며, 상기 제1 릴리프 밸브와 유체 연통하는 제1 유동 제한 장치:
    상기 제1 설정치와 다른 제2 설정치를 가지며, 상기 제1 유체 챔버와 유체 연통하는 제2 릴리프 밸브;
    상기 제2 릴리프 밸브가 작동할 때, 상기 제2 릴리프 밸브와 더불어 상기 유체를 상기 제1 유체 챔버로부터 안내하고, 상기 제1 릴리프 밸브와 평행한 상기 제2 릴리프 밸브와 유체 연통하며, 상기 제2 릴리프 밸브와 직렬로 연결되고, 상기 제1 유동 제한 장치와 평행한 제2 유동 제한 장치; 및
    상기 제1 유체 챔버와 유체 연통하는 연결 밸브와 유체 연통하고, 상기 유체를 함유하는 가압된 탱크를 포함하고,
    상기 피스톤 로드의 수직 축을 따라 인가된 충격력은 상기 제1 및 제2 유동 제한 장치들에 의해 제어된 유동 비에서 상기 제1 및 제2 릴리프 밸브를 통하여 상기 제1 유체 챔버를 탈출하는 상기 유체를 가압하는 것을 특징으로 하는 충격 분산 장치.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 제1 릴리프 밸브, 상기 제1 유동 제한 장치, 상기 제2 릴리프 밸브, 및 상기 제2 유동 제한 장치는 싱글 밸브 어셈블리에 통합되는 것을 특징으로 하는 충격 분산 장치.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 싱글 밸브 어셈블리는 피스톤, 스프링, 및 단계를 가지는 배출 포트를 포함하되, 상기 단계를 가지는 배출 포트는 상기 유체의 압력과 관련하여 유체 유동 비를 변경하는 것을 특징으로 하는 충격 분산 장치.
  27. 제25항에 있어서,
    상기 싱글 밸브 어셈블리는 피스톤, 스프링, 및 배출 포트를 포함하되, 상기 배출 포트는 메인 배출 채널 및 슬롯을 구비하고, 상기 유체의 압력이 증가함에 따라 상기 메인 배출 채널이 상기 유체에 노출되기 전에 상기 슬롯은 흡입 포트로부터 상기 유체에 노출되는 것을 특징으로 하는 충격 분산 장치.
  28. 제24항에 있어서,
    상기 운송 수단의 범퍼는 상제 제1 구조 부재 및 상기 제2 구조 부재 중 하 나에 부착되는 것을 특징으로 하는 충격 분산 장치.
  29. 제24항에 있어서,
    상기 운송 수단의 등받이는 제1 구조 부재 및 상기 제2 구조 부재 중 하나에 부착하되, 상기 등받이는, 상기 충격 시, 피봇 운동으로 강제되어 상기 피스톤에 의한 전방 위치 및 후방 위치 사이를 움직이는 것을 특징으로 하는 충격 분산 장치.
  30. 제24항에 있어서,
    상기 유압 실린더는 상기 유체로 채워진 제2 유체 챔버를 더 포함하되, 상기 유압 실린더는 상기 피스톤 로드의 운동이 상기 제1 및 제2 유체 챔버들에 작용하는 복동 실린더이며, 상기 장치는 제3 릴리프 밸브 및 제3 유동 제한 장치를 더 포함하며, 상기 제3 릴리프 벨브는 제3 설정치를 가지며, 상기 제3 릴리프 밸브 및 상기 제3 유동 제한 장치는 상기 제3 릴리프 밸브가 작동할 때, 상기 유체를 상기 제2 유체 챔버로부터 상기 제 1 유체 챔버로 안내하며, 상기 제1 릴리프 밸브 및 상기 제1 유동 제한 장치는 상기 유체를 상기 제2 유체 챔버로 안내하며, 상기 제2 릴리프 밸브 및 상기 제2 유동 제한 장치는 상기 유체를 상기 제2 유체 챔버로 안내하는 것을 특징으로 하는 충격 분산 장치.
  31. 제24항에 있어서,
    상기 운송 수단은 낙하하는 힘에 영향을 받는 캐리어이되, 상기 제1 및 제2 구조 부재들은 상기 낙하하는 힘에 영향을 받은 후 상기 캐리어가 의지하는 푸터인 것을 특징으로 하는 충격 분산 장치.
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