KR20100038454A - 버퍼와 결합되어 사용되는 교체형 에너지 흡수 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 에너지 흡수유닛(10)은 구체적으로, UIC 버퍼 또는 사이드 버퍼(100)에 결합되어 사용된다. 본 발명의 목적은 부가적인 비가역적 충격 흡수요소가 예컨대, UIC 버퍼에 결합되어 새로이 제공됨을 제시한다. 본 발명에 의하면 에너지 흡수유닛은 에너지 흡수유닛(10)을 지지 프레임 또는 보기(bogie)(101)에 탈착 가능하게 연결하는 연결 플레이트(2), 예컨대 UIC 버퍼에 연결되는 연결 플레이트(1) 및, 베이스 플레이트(2)와 연결 플레이트(1) 사이에서 동작 없이 인장되는 에너지 흡수요소(3)을 포함한다.

Description

버퍼와 결합되어 사용되는 교체형 에너지 흡수 구조{REPLACEABLE ENERGY ABSORBING STRUCTURE, ESPECIALLY FOR USE IN COMBINATION WITH A BUFFER}

본 발명은 전달력을 위한 구성요소를 구비하는 에너지 흡수유닛에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 부가적인 비가역적 충격 흡수 단계를 이용하는 것이다.

공개특허 DE 297 03 351 U1에는 운동에너지 흡수를 위한 요소가 기재되며, 이러한 요소는 소성변형 원칙에 의해 기계적으로 작동한다. 구체적으로, 이 종래기술은 에너지 흡수 구조가 베이스 플레이트와 연결 플레이트를 포함하며, 여기서 에너지 흡수요소는 이러한 두 플레이트 사이에 고정된다. 상기 에너지 흡수요소는 두꺼운 벽으로 형성된 소성 튜브로써, 일측은 초기 탄성을 드러내며 타측은 대략 직사각형의 소성 워킹 스트로크를 가진다. 상기 흡수요소의 초기 탄성은 적은 충격을 보호하는 변형을 야기한다.

섹션의 소성변형은 항복강도 이상의 워킹 스트로크를 야기하며, 그 결과 볼록한 확대 외경을 가지는 길이의 감소 섹션이 야기된다.

공개특허 DE 747 330 C는 통합된 에너지 흡수요소를 포함하는 플런저 버퍼(Plunger buffer)가 기재된다. 이 플런저 버퍼는 버퍼 바(bar)와 버퍼 스프링의 도움을 받을 수 있는 버퍼 로드로 구성되는 것으로 알려지며, 중간 정도의 충격을 흡수할 수 있는 버퍼 로드와 같은 레일카(rail car) 몸체의 선단에 부착된다. 최고 사용 가능한 댐핑 스트로크를 다 초과한 이후에, 상기 버퍼 플레이트가 변형튜브의 전면 영역으로 향하는 플랜지 돌기에 대항하여 가격된다.

버퍼/완충기(Drawgear) 매커니즘은 변형튜브의 단축된 배치를 포함하며, 상기 변형튜브가 버퍼/완충기 매커니즘의 작동로드에 의해 동시적으로 소성변형되는 것은 공개공보 US3,428,150에 기재된다.

운송수단을 위한 댐핑요소가 변형튜브의 형상 안에서 적어도 하나의 비 재생 설계된(Irreversibly-designed) 에너지 흡수요소를 포함함이 공개공보 GB1 419 698 A에 기재된다.

공개공보 EP0 826 569 A2에 기재된 레일이 구비된(Rail-borne) 운송수단을 적용되는 충격보호장치는 사이드 버퍼와 상기 사이드 버퍼 하부의 에너지 흡수유닛을 포함한다. 구체적으로, 상기 에너지 흡수유닛은 원칙에 의해, 상기 레일카 몸체의 선단에 일측이 탈착 가능한 "크래쉬박스(Crash box)"와 같이 설계되며, 상기 크래쉬박스의 타측은 상기 사이드 버퍼에 마찬가지로 탈착 가능하다. 이러한 종래기술은 박스형상의 크래쉬박스가 사이드 버퍼 측으로 점차 좁아짐(tapering)에 따라 크래쉬 발생 중 에너지 흡수요소의 좌굴(Bucking)을 거의 제어할 수 있는 에너지 흡수유닛이 명확히 제시된다.

레일 운송수단 기술분야에 알려진 바에 의하면, 사이드 버퍼 또는 UIC 버퍼를 구비하는 다인탑승 차량의 각 차량 몸체는 보기(bogie)에 의해 상호 연결되며, 일반 차량 운항 중 차량 몸체가 상호 이격되어 연결된다. 상기 사이드 버퍼들은 제동 또는 속도를 높이는 것과 같은 일반적인 운송수단 운행 도중에 발생되는 충격을 흡수 및 감쇠시킨다.

단축된 구조는 버퍼 하우징을 포함하는 사이드 버퍼를 위해 일반적으로 사용되며, 힘전달부재(force-transferring member)는 그 안에 스프링 또는 탄성몸체로 형성되는 댐핑부재를 수용한다. 이러한 타입을 구비하는 구조에 의하면, 상기 버퍼 하우징은 수용된 댐핑부재가 길이방향 전달력을 제공함에 의해 길이방향 안내와 힘전달을 지지한다.

유럽(예컨대, UIC 526과, 528 리플릿(leaflets))은 전체 길이뿐만 아니라 예컨대, 운송수단 카테고리에 부합되는 상기 댐핑요소의 스프링 트래블(Spring travel)과 같은 버퍼 스트로크 표준화를 규정한다. 상기 표준화된 UIC 버퍼의 버퍼 스트로크는 예컨대, 100 내지 110mm의 범위 이내이다. 최대 버퍼 스트로크에 도달한 이후, 충격력에 의한 결과로 상기 사이드 버퍼의 댐핑 특성은 초과되며, 사이드 버퍼의 특성 작동로드 초과는 운송수단의 이착륙장치를 비댐핑한다.

운송수단의 일반적인 동작 중 예컨대, 다인 탑승 운송수단 각각의 차량 몸체들 사이에 충격이 가해지는 동안은 사이드 버퍼에 부착된 개조된 디자인인 댐핑요소에 흡수되나, 장애물에 의한 운송수단의 충돌발생 또는 운동수단의 급제동 발생과 같이, 사이드 버퍼의 작동로드가 초과할 때에 상기 사이드 버퍼에 부착된 댐핑요소는 보통 모든 결과 에너지를 흡수한다. 상기 사이드 버퍼로 제공되는 완충기는 충격력의 결과가 운송수단의 이착륙장치로 직접 전달되는 것과 같은 더 이상 에너지 흡수 컨셉으로 통합되지 않는다. 이는 결국 잠재적인 손상 또는 어떠한 파괴를 동반하는 극한 하중을 가져온다.

손상을 보호함을 목적으로, 종래의 기술들은 예컨대, 상기 사이드 버퍼의 가이드부재(버퍼 슬리브 및 버퍼 로드)의 가격이 정지된 이후와 같이 최대 버퍼 스트로크가 초과된 플런저 버퍼의 가이드부재를 설계하였으며, 제어된 변형으로 인한 부가적인 수축이 존재한다.

예를 들어, 공개공보 WO2005/115818A1에는 개조 설계된(Regeneratively-designed) 댐핑요소로 인해 제공되는 에너지 흡수가 초과된 이후에, 상기 플런저 버퍼가 파괴에 의해 버퍼의 수축길이를 증가시키기 위해 연결부위의 이탈을 예측한다. 이러한 수축길이의 증가는 과부하에 의한 버퍼 하우징의 소성변형을 야기함에 따라, 이러한 해결책은 충격 에너지가 변형 및 열을 발생시키는 파괴 에너지로 전환될 수 있다. 이러한 과부하로 인해 야기된 버퍼 하우징의 변형은 이와 같이 사이드 버퍼에 제공되는 완충기에 가해지는 충격에 대항하기 위한 부가적인 보호를 제공한다.

이러한 사이드 버퍼는 장애물로 인한 손상으로부터 어느정도 운송수단의 이착륙장치를 보호함에도 불구하고, 특수한 적용에 부가적인 충격 흡수에 적응하는 것은 불가능하다. 그로 인해, 예측할 수 있는 버퍼 하우징의 변형을 위한 힘의 방향을 특정하여 에너지의 흡수를 정의함에 상응하는 디자인이 요구된다. 특히, 알려진 해결책은 버퍼 하우징의 변형으로 인한 최대 에너지 흡수는 다양한 적용에 알맞지 않을 정도로 너무 낮음으로 인해, 적합하지 않다. 추가 단점은 버퍼 하우징의 적어도 일부가 변형됨에 따라 상기 사이드 버퍼가 정상적인 운송수단 동작이 더이상 이루어지지 않음으로 인해, 상기 사이드 버퍼 전체가 교체된 이후에 부가적인 충격 흡수가 가능하다.

본 발명은 명시된 문제점에 근거하여, 정상적인 운송수단 특히, 사이드 버퍼의 동작 중 야기되는 힘의 전달을 위한 구성요소로써 에너지 흡수유닛을 기초로 함으로써, 다른 한편으로는 극심한 충격으로 인해 사이드 버퍼를 통해 전달되는 충격 에너지는 확실히 소멸될 수 있으며, 상기 에너지 흡수유닛의 힘 경로가 각각의 사건에 대응하여 적용할 수 있다. 또한, 상기 에너지 흡수유닛은 아무 파괴 충격 흡수를 제공하는 기존의 사이드 버퍼의 설치 이후 또는 교체에 적합하다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 에너지 흡수유닛은 교체 가능한 모듈로 구성되는 지지 프레임 또는 다인 탑승 운송수단, 특히 레일이 구비된(rail-born)의 이착륙장치(undercarriage)에 탈착 가능하게 장착된다. 상기 에너지 흡수유닛은, 에너지 흡수 구조체를 지지 구조체 예를 들어, 지지 프레임 또는 레일카 몸체의 이착률장치에 탈착 가능하게 연결하기 위한 베이스 플레이트, 정상적인 운송수단 동작 중 및 충돌로 연결됨에 야기되는 전달력을 위한 구성요소인 연결 플레이트 및, 상기 베이스 플레이트와 연결 플레이트 사이에서 동작됨 없이 지지하는 파괴 에너지 흡수요소를 포함한다. 상기 에너지 흡수요소는 상기 에너지 흡수유닛에 결합되어, 힘의 전달이 최소한 부분적으로 통과되도록 힘의 흐름을 조절하여 충격력이 상기 에너지 흡수유닛의 길이방향으로 전달되도록 한다. 상기 베이스 플레이트 및 연결 플레이트가 에너지 흡수요소를 통한 힘의 흐름에 의해 전달된 정해진 에너지 양 만큼까지 상기 에너지 흡수유닛의 길이 방향으로 상호간 충분한 강도(rigid)를 가지며, 상기 에너지 흡수요소를 통한 힘의 흐름에 의해 정해진 에너지 양을 초과하면, 베이스 플레이트 및 연결 플레이트가 상기 에너지 흡수요소의 동시적인 소성적 변형에 의하여 상기 에너지 흡수유닛의 길이 방향으로 상호간 이동한다.

본 발명에 의한 에너지 흡수 구조체는 모듈 즉, 하나의 완전한 교체 가능한 기능적 그룹로 구성된다. 이것은 또한, 예컨대, 사이드 버퍼 또는, 부가적인 충격 흡수를 가지는 전달력을 위한 다른 구성요소에 적용될 수 있다. 상기 에너지 흡수유닛은 사이드 버퍼 또는 힘 전달 구성요소 및, 지지 프레임 또는 예컨대 레일카 몸체의 이착륙장치 사이에 적합하다. 상기 사이드 버퍼는 예를 들어 다인 탑승 운송수단의 각 차량 몸체들 사이에서 정상적인 차량 동작 중 발생되는 충돌력에 의한 충격 흡수를 위해 개조 설계되어, 상기 사이드 버퍼는 흡수 또는 댐핑한다. 개조 설계된 댐핑요소의 작동로드는 상기 사이드 버퍼를 넘어서 통합되나, 충돌에너지는 파괴 에너지 흡수요소의 정의된 소성변형으로 인한 변형과 열로 환산되는 것에 의하여, 상기 에너지 흡수유닛은 상기 사이드 버퍼 후속으로 활성화된다. 따라서, 상기 사이드 버퍼의 개조 설계된 댐핑요소(스프링장치)와 마찬가지로 사이드 버퍼의 다른 구성요소는 충돌에 의한 파괴 또는 충격으로부터 효과적으로 보호한다. 사실, 상기 에너지 흡수유닛은 충돌 이후에 교체가 요구되는 완전한 모듈이다.

상기 파괴 에너지 흡수요소는 베이스 플레이트와 연결 플레이트 사이에 특정(정의된) 에너지 양만큼 동작됨 없이, 각각의 사건에 상기 에너지 흡수요소의 동작이 적용될 수 있다. 작동력과 에너지 흡수유닛에 의해 최대 에너지 흡수량을 정의 가능하며, 특정 사건에도 동일하게 적용된다. 따라서, 응답성 뿐만 아니라, 에너지를 흡수 연속성도 설정 가능하다.

상기 "충분한 강도"라는 표현은 상기 에너지 흡수요소 또는 에너지 흡수유닛 각각의 동작 이전에 포함하는 상기 베이스 플레이트와 연결 플레이트 사이의 어떠한 동작이 없는 이상적인 경우에 제공된다.

본 발명에 의한 에너지 흡수유닛의 유리한 구체화는 종속항들에 설명된다.

필수적으로 모든 힘의 흐름은 에너지 흡수요소를 통해 에너지 흡수유닛의 길이방향으로 충격력을 전달한다. 상기 에너지 흡수유닛의 에너지 흡수 달성과 특히, 에너지 흡수를 위한 특정 동작력은 에너지 흡수요소의 설계로 정확히 정의될 수 있다. 그러나, 에너지 흡수요소를 통과하는 에너지 흡수유닛의 길이방향으로의 충격력 전달 흐름 영역 뿐만 아니라, 힘의 흐름의 나머지 영역도 연결 플레이트로부터 베이스 플레이트로 직접 전달하는 영역과 같이, 적절한 장치의 수단에 의한 에너지 흡수요소 경로를 안내한다.

상기 에너지 흡수유닛은 단부 확장(cross-sectional expanding)에 의하여 에너지 흡수요소를 통한 힘의 흐름에 의해 전달되는 정의된 에너지의 양을 초과하는 경우에 소성변형되는 변형튜브와 같은 에너지 흡수요소를 설정하며, 상기 베이스 플레이트 및 연결 플레이트 상호간의 상대적 이동을 허용한다. 상기 에너지 흡수요소로써 채용된 변형튜브는 힘의 급등 없이 정의된 작동력에 의해 특징된다. 이러한 특징이 실질적으로 사각형상으로 야기됨에 의하여, 최대 에너지 흡수는 에너지 흡수유닛이 작동한 이후에 발생된다. 특히, 상기 변형튜브는 에너지 흡수유닛의 동작으로 인한 동시적인 단부 확장을 동반하는 소성변형이 발생된다. 물론, 상기 변형튜브의 동시적인 단부 확장을 동반하는 에너지 흡수가 가능하나, 예를 들어, 상기 소성 변형된 에너지 흡수요소가 상기 에너지 흡수유닛으로부터 추출되도록 상기 에너지 흡수유닛의 베이스 플레이트에 제공되는 노즐개구를 통한 변형튜브의 가압이 요구된다. 확장된 단부영역으로 인해 활성화된 에너지 흡수유닛에 대응되는 소성 변형된 변형튜브는 변형된 에너지 흡수요소의 추출 타입을 방지한다. 이러한 이유로, 본 발명은 단부 확장을 가지는 에너지 흡수유닛이 변형 가능하다.

본 발명에 의한 에너지 흡수요소는 상기 베이스 플레이트와 연결 플레이트를 연결하는 적어도 하나의 인장요소와 같은 수단에 의해 베이스 플레이트와 연결 플레이트를 지지시키는 상기 변형튜브로 구성된다. 이것은 적당한 초기부하에 의하여, 상기 에너지 흡수 구조체의 에너지 흡수요소의 통합은 비구동을 보장하며, 각각 정의된 상기 에너지 흡수요소의 응답행동 또한, 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 상기 인장요소로 상기 베이스 플레이트에 일단이 고정되며, 타단은 상기 연결 플레이트를 관통하도록 연장되어 너트 또는 이와 유사한 체결 고정체에 의해 고정되는 스터드볼트들이 적용될 수 있다. 상기 스터드볼트와 같은 인장요소 각각은 상기 연결 플레이트와 베이스 플레이트 사이의 상기 변형튜브를 보강할 뿐만 아니라, 에너지 흡수유닛 가동 및 상기 연결 플레이트의 상기 베이스 플레이트 측으로의 이동 후에 상기 변형튜브의 소성변형 시 길이방향 가이드 기능도 가진다. 상기 인장요소가 가이드 기능을 가짐에 따라, 이것은 에너지 흡수 과정이 진행되는 동안의 에너지 흡수유닛의 개별 구성요소의 어떠한 웨징 또는 캔팅(wedging or canting)을 방지한다. 따라서, 이것은 특히, 수직 또는 기울어짐(즉, 완전한 축이 아님)에 의한 시징(seizing) 또는 웨징 방지가 가능함에 따라, 안정적인 파괴 에너지 흡수 기능을 원칙적으로 제공하기 위해 변형튜브에 적용된다.

상기 변형튜브의 벽 두께와 재질을 선택함으로써, 상기 에너지 흡수요소의 동작을 위한 에너지 흡수요소를 통한 힘의 흐름에 의해 정해진 에너지 양은 기 정의될 수 있다. 이것은 본 발명에 의한 에너지 흡수유닛에 채용된 변형튜브의 추가적인 실질 장점이다.

본 실시예에 의한 상기 에너지 흡수유닛의 상기 변형튜브는 베이스 플레이트 측단에 의해 상기 베이스 플레이트가 재질 맞춤(material fit)으로 연결되거나 체결되며, 근접 위치한 베이스 플레이트의 단부와 비교하여 확장된 단부를 갖는 연결 플레이트 측단상의 섹션을 제시한다. 본 실시예에서는 상기 에너지 흡수유닛이 상기 연결 플레이트와 연결된 연결 플레이트 측단 섹션 및 베이스 플레이트 측단 섹션은 확장된 변형튜브의 섹션으로 확장되고, 변형튜브 섹션의 내부면에 안착되는 안내요소와 결합되는 원뿔 링을 더 포함한다.

본 실시예에 의해 달성될 수 있는 효과는 분명하다. 한편으로는, 최소 공간상에서 최대 에너지 흡수가 가능한 에너지 흡수유닛 산출물인 베이스 플레이트와 연결 플레이트 사이를 지지하는 변형튜브를 제시한다. 단부 확장을 통한 소성변형은 소성변형된 변형튜브의 확장을 위한 추가적인 공간을 제공하지 않아도 된다. 다른 한편으로는, 예컨대 충돌과 같은 에너지 흡수가 요구되는 사건의 순서의 매우 정확한 예측을 허용하는 안내요소를 제공할 수 있게 된다.

상기 안내요소는 원뿔 링과 결합되어 에너지 흡수유닛의 연결 플레이트와 연결된 연결 플레이트 측단에 연결되며, 근접 위치한 베이스 플레이트의 단부와 비교하여 확장된 단부를 가지는 변형튜브의 섹션으로 적어도 일부가 확장된다.

상기 안내요소는 원뿐 링 및 베이스 플레이트와 변형튜브가 체결되거나 베이스 플레이트가 재질 맞춤으로 연결되는 안내요소를 가지는 연결 플레이트에 의해 상기 에너지 흡수유닛이 가동될 때, 적어도 일부가 상기 변형튜브의 확장된 섹션으로 연장되고 상기 변형튜브의 내부면에 안착되며, 상기 안내요소의 베이스 플레이트 측단은 (아직) 확장되지 않은 변형튜브 섹션의 내부면을 따라 가동됨에 따라, 에너지 흡수를 위해 축 가이드하는 효과를 가진다. 이러한 축 가이드는 변형튜브(즉, 소성 단부 확장된 변형튜브)의 소성변형으로 충돌 중의 에너지 흡수하는 현상의 순서를 정확하게 예측할 수 있으므로, 에너지 흡수유닛의 가동에 연동하는 변형튜브 내에서, 원뿔 링, 연결 플레이트 각각의 캔팅(canting)을 방지한다.

실시예에 의하면, 상기 원뿔 링과 안내요소가 상기 연결 플레이트와 함께 상호 결합되는 에너지 흡수 구조체를 구성하는 이점을 가진다. 그러나, 상기 원뿔 링이 상기 안내요소와 함께 정협 맞춤(Positive-fit) 또는 비 정협 맞춤(Non positive-fit)에 의해 상기 연결 플레이트에 결합될 수도 있음은 당연하다.

마지막으로, 실시예에 의하면 상기 변형튜브의 거동을 위한 작동력은 상기 변형튜브의 벽 두께, 상기 변형튜브의 재질 및, 상기 변형튜브의 연결 플레이트 측 섹션의 확장 정도의 함수로 기 정의되는 이점을 가진다.

상술한 설명을 요약하면, 본 발명에 의한 상기 에너지 흡수유닛은 에너지 흡수가 이루어지는 동안의 사건의 순서와 대응되는 반응 거동을 기 정의할 수 있는 충격흡수를 제시한다. 상기 적절히 선택된 에너지 흡수요소는 최대 에너지 흡수로 인해 전체 사이즈를 최소화할 수 있다. 상기 에너지 흡수유닛은 부가적인 비가역적 충격 흡수단계를 갖는 특히, 사이드 버퍼 또는 UIC 버퍼의 보강에 적용되며, 여기서 상기 사이드 버퍼 또는 UIC 버퍼는 상기 에너지 흡수유닛의 연결 플레이트에 탈착 가능하게 장착된다.

도 1은 본 발명에 의한 UIC 버퍼를 위한 충격흡수 스테이지가 부가된 에너지 흡수유입의 바람직한 실시예가 도시된 도면,
도 2는 도 1에 도시된 에너지 흡수유닛의 구체적인 도면, 그리고,
도 3은 도 2에 도시된 에너지 흡수유닛의 횡단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 에너지 흡수유닛을 첨부된 도면을 참고하여 자세히 설명한다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 에너지 흡수유닛(10)은 예컨데, 부가적인 충격 흡수체가 채용되지 않은, 상술한 버퍼를 가지는 종래의 사이드 버퍼 또는 UIC 버퍼(100)에 결합된다. 상기 UIC 버퍼(100)는 에너지 흡수유닛(10)의 연결 플레이트(1)에 연결 플랜지(102)에 의해 부착된다.

본 실시예에 의하면, 연결 플레이트(1)에 제공되는 나사홀(103')에 대응하여 삽입되어 체결 가능한 총 네개의 볼트로 구성되어, 상기 버퍼(100)의 연결 플랜지(102)에 이미 제공된 고정수단(103)이 적합하다.

상기 에너지 흡수유닛(10)은 예를 들어, 지지 프레임 혹은 레일카(Railcar) 몸체(101)의 이착륙장치(Undercarriage), 또 다른 고정 또는 신축 가능한 지지 구조체에 에너지 흡수유닛(10)을 연결하는 베이스 플레이트(2)를 더 포함한다. 본 실시예에서는 이를 위해, 상기 베이스 플레이트(2)에 대응되는 관통홀(104')을 통해 삽입되어 나사홀(도시되지 않음)에 진입하는 총 네개의 볼트들(104)이 채용되는 것으로 도시한다.

상기 에너지 흡수유닛(10)이 상기 지지 구조체(101)에 베이스 플레이트(2)를 통해 탈착 가능함에 따라, 예컨대 상기 버퍼 또는 UIC 버퍼와 같은 구조물(100) 또한, 에너지 흡수 구조체(10)의 연결 플레이트(1)에 탈착 가능하며, 상기 에너지 흡수유닛(10)은 지지 구조체(101) 또는 구조물(100)의 변형 없이도 설치 및 교체를 위해 단일 기능적 그룹으로 구성된다.

상술한 베이스 플레이트(2)와 연결 플레이트(1)에 더하여, 실시예에 의한 에너지 흡수유닛(10)은 상기 베이스 플레이트(2)와 연결 플레이트(1)의 사이에서 동작 없이 지지하는 파괴 특성의 에너지 흡수요소(3)로써 변형튜브를 더 포함한다. 도 3의 도시를 참고하면, 스터드 볼트 형상을 가지는 인장요소(4)가 예시된다. 상기 인장요소는 정협 맞춤(Positive-fit), 비 정협 맞춤(Non positive-fit) 또는 재질 맞춤(Material-fit)을 통해 베이스 플레이트 측단(Base plate-side ends)을 통해 베이스 플레이트(2)에 연결되며, 상기 변형튜브의 전체 길이 만큼 거의 연장되어 연결 플레이트(1)에 대응되어 형성된 관통홀로 삽입된다. 상기 인장요소(4)의 선단은 너트(9)에 의해 연결 플레이트(4)에 결합된다. 상기 연결 플레이트(1)의 단부가 평평하거나 평평한 정도임을 보장하기 위해, 각 너트(9)를 수용하는 수용부(8)가 상기 연결 플레이트에 마련된다.

상술한 바에 의하면, 상기 인장요소(4)는 상기 베이스 플레이트(2)와 연결 플레이트(1) 사이의 변형튜브(3)를 지지하기 위해 제공된다. 상기 인장요소는 부가적으로 자신의 형상으로 인해, 상기 연결 플레이트(1)가 상기 변형튜브(3)와 베이스 플레이트(2)에 대응하여 상기 에너지 흡수유닛(10)의 순차적으로 동작하는 베이스 플레이트(2) 측으로 움직일 때, 상기 연결 플레이트(1)를 연동하여 가이드하는 가이드 기능을 더 가진다.

축 안내부인 상기 안내요소(6)를 구비한 원뿔 링(7)을 더 포함한다. 본 실시예에 의하면, 상기 안내요소(6), 원뿔 링(7) 및 연결 플레이트(1)는 상호 결합되나, 이에 한정되지 않는다.

구체적으로, 도 3과 같이, 상기 변형튜브(3)는 상기 베이스 플레이트 측단(3a)에 의해 베이스 플레이트(2)에 정협 맞춤(Positive-fit), 비 정협 맞춤(Non positive-fit) 또는 재질 맞춤(Material-fit)으로 연결된다. 다른 한편으로는, 상기 변형튜브(3)는 근접 위치한 베이스 플레이트(2)의 단부와 비교하여 확장된 단부를 갖는 연결 플레이트 측단(3b) 상의 섹션(5)을 제시한다. 이러한 확장된 변형튜브 섹션(5)은 상기 안내요소(6)와 원뿔 링(7)과 함께 결합된다. 상기 안내요소(6)의 베이스 플레이트 측단 섹션은 확장된 변형튜브 섹션(5)으로 적어도 일부가 확장되고, 상기 변형튜브 섹션(5)의 내부면에 나머지가 안착된다. 상기와 같은 구성에 의한 에너지 흡수유닛(10)은 상기 베이스 플레이트(2)와 상기 베이스 플레이트(2) 측으로 고정 부착된 변형튜브(3)에 연동하여 상기 연결 플레이트(1)가 가동된 이후에, 상기 안내요소(6)의 베이스 플레이트의 측단 섹션은 (아직) 확장되지 않은 변형튜브 섹션의 내부면을 따라 가동되고, 이에 의해 - 상기 인장요소(4)와 함께 - 베이스 플레이트(2)의 축이 안내된다. 이러한 베이스 플레이트(2)의 축 안내는 상기 에너지 흡수유닛(10)의 동작 시 상기 변형튜브(5) 안에서 상기 베이스 플레이트(2), 원뿔 링(7) 및, 안내요소(6) 각각의 캔팅(canting)을 방지하며, 이는 또한 힘이 단순히 완전히 축으로 전송되도록 고정시킨다. 이상과 같이, 상기 변형튜브(5)의 소성 단부 확장과 같은 변형튜브의 소성변형은 예측 가능한 방식임에 따라, 에너지 흡수하는 현상의 진행 순서를 전체적으로 예측할 수 있게 된다.

본 발명의 실시예는 첨부된 도면에 도시된 예로 한정되지 않는다. 구체적으로, 상기 사이드 버퍼와 함께 사용하지 않아도 되는 에너지 흡수유닛 뿐만 아니라, 예컨대, 범퍼 바 마운트 또는 충돌력을 전달하는 다른 유사한 구성요소를 구비하는 것으로 대신할 수도 있다.

1: 연결 플레이트
2: 베이스 플레이트
3: 에너지 흡수요소/변형튜브
3a: 변형튜브의 베이스 플레이트 측단
3b: 변형튜브의 연결 플레이트 측단
4: 인장요소
5: 확장된 변형튜브의 섹션
6: 안내요소
7: 원뿔 링
8: 수용부
9: 너트
10: 에너지 흡수유닛
100: UIC 버퍼/사이드 버퍼
101: 지지 구조체/레일카(Railcar) 몸체
102: UIC 버퍼/사이드 버퍼의 연결 플랜지
103: 고정수단
103': 나사홀
104: 고정수단
104': 고정홀

Claims (8)

1. 부가적인 비가역적 충격 흡수 단계를 갖는 에너지 흡수유닛(10)을 포함하고, 상기 에너지 흡수유닛의 연결 플레이트(1)에 탈착 가능하게 장착되며, 상기 에너지 흡수유닛(10)은 교체 가능한 모듈로 구성된 지지 구조체(101)에 장착 가능하고,
   상기 에너지 흡수유닛은:
   상기 에너지 흡수유닛(10)과 지지 구조체(101), 예를 들어 지지 프레임 혹은 다인 탑승 운송수단, 특히 레일이 구비된(rail-borne) 운송수단의 몸체의 이착륙장치(undercarriage)를 탈착 가능하게 연결하는 베이스 플레이트(2);
   사이드 버퍼(100)에 장착된 연결 플레이트(1); 및
   상기 에너지 흡수유닛(10)에 결합된 변형튜브 형태로서, 힘의 전달이 최소한 부분적으로 통과되도록 힘의 흐름을 조절하여 충격력이 상기 에너지 흡수유닛(10)의 길이방향으로 전달되도록 하고, 상기 베이스 플레이트(2) 및 연결 플레이트(1)가 에너지 흡수요소(3)를 통한 힘의 흐름에 의해 전달된 정해진 에너지 양만큼까지 상기 에너지 흡수유닛(10)의 길이 방향으로 상호간 충분한 강도(rigid)를 가지며, 상기 에너지 흡수요소(3)를 통한 힘의 흐름에 의해 정해진 에너지 양을 초과하면, 베이스 플레이트(2) 및 연결 플레이트(1)가 상기 에너지 흡수요소(3)의 동시적인 소성적 변형에 의하여 상기 에너지 흡수유닛(10)의 길이 방향으로 상호간 이동하는 파괴 특성의 에너지 흡수요소(3);
   를 포함하고,
   상기 에너지 흡수요소(3)는 상기 베이스 플레이트(2) 및 상기 연결 플레이트(1)를 연결하는 최소한 하나 이상의 인장요소(4)에 의하여 체결된 것을 특징으로 하는 특히 UIC 버퍼, 혹은 사이드 버퍼(100).
2. 제1항에 있어서,
   필수적으로 모든 힘의 흐름은 상기 에너지 흡수유닛(10)의 길이 방향의 충격력 혹은 견인력의 전달되도록 하는 사이드 버퍼(100).
3. 제1항 혹은 제2항에 있어서,
   상기 에너지 흡수요소(3)는 단부 확장(cross-sectional expanding) 혹은 단부 축소(cross-sectional decreasing)에 의하여 상기 에너지 흡수요소(3)를 통한 힘에 흐름에 의해 전달되는 정해진 에너지의 양을 초과하는 경우에 소성적으로 변형되는 변형튜브인 것을 특징으로 하며, 상기 베이스 플레이트(2) 및 연결 플레이트(1) 상호간의 상대적 이동을 허용하는 사이드 버퍼(100).
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 변형튜브(3)는 기정의된 에너지 흡수요소(3)의 반응 거동에 의하여 적절한 초기 힘이 발휘되도록 최소한 하나 이상의 인장요소(4)에 의하여 상기 베이스 플레이트(2)와 상기 연결 플레이트(1)를 체결하는 사이드 버퍼(100).
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 에너지 흡수요소(3)의 거동을 위한 에너지 흡수요소(3)를 통한 힘의 흐름에 의해 전달되는 특정 에너지 양은 상기 변형튜브의 벽 두께와 재질의 함수로 나타내는 사이드 버퍼(100).
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 변형튜브(3)는
   베이스 플레이트 측단(3a)에 의해 상기 베이스 플레이트(2)가 재질 맞춤(material fit)으로 연결되거나, 베이스 플레이트 측단(3a)에 의하여 상기 베이스 플레이트(2)에 체결되고, 근접 위치한 베이스 플레이트(2)의 단부와 비교하여 확장된 단부를 갖는 연결 플레이트 측단(3b)상의 섹션(5)을 제시하고,
   상기 에너지 흡수 유닛(3)은 연결 플레이트(1)와 연결된 연결 플레이트 측단 섹션 및 그 베이스 플레이트 측단 섹션은 확장된 변형튜브(3)의 섹션(5)으로 확장되고, 상기 변형튜브 섹션(5)의 내부면에 안착되는 안내요소(6)와 결합되는 것으로 특징되는 원뿔 링(7)을 더 포함하는 사이드 버퍼(100).
7. 제1항에 있어서,
   상기 안내요소(6)를 구비한 원뿔 링(7)은 상기 연결 플레이트(1)와 결합되는 것을 특징으로 하는 사이드 버퍼(100).
8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
   상기 변형튜브(3)의 작동을 위한 특성 작동력은 상기 변형튜브(3)의 벽 두께, 상기 변형튜브(3)의 재질 및 상기 변형튜브의 연결 플레이트 측 섹션(5)에 확장 정도의 함수로 기정의되는 사이드 버퍼(100).

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