KR20140010011A - 차량용 완충기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 힘을 완화시키기 위한 에너지 흡수 디바이스(8)를 포함하는 차량용 완충기에 관한 것으로, 상기 완충기는 하우징(10)과, 상기 하우징 내에 배치되고 상기 하우징 내에서 서로에 대해 평행하게 배열된 적어도 2개의 핀(13)과, 상기 핀들과 접촉하며 그 사이에서 연장되게 상기 하우징 내에 배치될 수 있는 금속성의 긴 견인 요소(14)를 포함하며, 상기 핀과 상기 견인 요소는 각각의 핀을 견인 요소가 통과할 때 견인 요소에서 방향 변화가 나타나도록 배치되고, 이에 따라, 견인 요소와 하우징이 서로에 대해 상대 운동할 경우, 각각의 핀을 통과할 때 견인 요소의 변형으로 인해 상대 운동이 감속된다. 상기 견인 요소가 적어도 2개의 핀을 통과할 때 적어도 90°의 방향 변화가 각각 이루어지도록 상기 핀(13)과 상기 견인 요소(14)가 배치된다. 상기 완충기는 빔(3)과 상기 빔에 연결되어 그 외면을 따라 변위될 수 있는 충돌 포획기(9)를 포함하며, 상기 에너지 흡수 디바이스(8) 또는 견인 요소(14) 중 하나가 상기 충돌 포획기에 연결되어 함께 변위가능한 반면, 이들 중 다른 하나는 지면 또는 고정 구조물에 고정적으로 연결됨으로써, 충돌 포획기에서 충돌이 발생할 경우, 에너지 흡수 디바이스와 견인 요소 간의 상대 운동으로 인해 충돌 포획기가 감속된다.

Description

차량용 완충기{IMPACT ATTENUATOR FOR VEHICLES}

본 발명은 힘을 완화시키기 위한 에너지 흡수 디바이스를 포함하는 차량용 완충기에 관한 것으로, 차량용 완충기는 하우징과, 상기 하우징 내에 배치되고 상기 하우징 내에서 서로에 대해 평행하게 배열된 적어도 2개의 핀과, 상기 핀들과 접촉하며 그 사이에서 연장되게 상기 하우징 내에 배치될 수 있는 금속성의 긴 견인 요소를 포함하며, 상기 핀과 상기 견인 요소는 각각의 핀을 견인 요소가 통과할 때 견인 요소에서 방향 변화가 나타나도록 배치되고, 이에 따라, 견인 요소와 하우징이 서로에 대해 상대 운동할 경우, 각각의 핀을 통과할 때 견인 요소의 변형으로 인해 상대 운동이 감속되며, 상기 견인 요소가 적어도 2개의 핀을 통과할 때 적어도 90°의 방향 변화가 각각 이루어지도록 상기 핀과 상기 견인 요소가 배치된다.

많은 연결들에 있어서, 힘, 예컨대, 차량으로부터의 충돌력과 같이 특히 큰 힘을 흡수하여 완화시킬 수 있는 완충기가 필요하다. 예컨대, 도로 또는 철도를 따라 설치된 방호벽 또는 완충벽과 같은 고정 구조물이 그러한 경우이며, 너무 강력한 감속으로 인한 부상으로부터 탑승자를 보호하기 위한 안전상의 부분적인 이유와, 충돌력의 순간적인 완화를 견딜 수는 없지만 다소 긴 거리를 따라 힘을 점진적으로 완화시킬 수 있는 비교적 소형의 방호벽을 설계할 수 있도록 하기 위한 비용면에서의 부분적인 이유 때문에, 충돌력을 점진적으로 완화시키는 것이 바람직하다. 이에 따르면, 방호벽 자체의 목적을 달성함과 동시에, 재료의 소비를 저감하고 그에 대응하여 비용도 저감할 수 있다.

이러한 완충기에서의 하나의 문제점은 내구성이 있어야 한다는 것이다. 즉, 수년동안 제대로 작동하여야 한다는 것이며, 어느날 사고가 발생할 때까지 수십년간 작동하지 않다가, 예컨대, 가동부가 걸리거나 완전히 차단되어 그 기능을 위태롭게 할 수 있는 부식, 먼지 등의 심한 오염으로 인해 시간이 경과하는 동안 부정적인 영향을 받지 않고 기능해야 한다.

제1 양태에 따른 본 발명의 목적은, 복잡하지 않고 신뢰할 수 있으며 비교적 소형이고 차량으로부터의 충돌력을 효과적으로 완화시킬 수 있는 차량용 완충기 또는 완충벽을 제공하는 것이다. 적어도 이 목적은 청구항 제1항에 따른 완충기에 의해 달성된다.

제2 양태에 따른 본 발명의 다른 목적은, 제동 효과가 높고, 소형이며, 구조가 복잡하지 않고, 비교적 저렴하게 제조할 수 있는 적어도 하나의 에너지 흡수 디바이스 또는 브레이크를 구비한 완충기를 제공하는 것이다. 이 목적은 청구항 제6항에 따른 완충기에 의해 달성된다.

제3 양태에 따른 본 발명의 다른 목적은, 제동 거리의 길이에 따라 제동력을 점진적으로 증대시키는 적어도 하나의 에너지 흡수 디바이스를 구비한 완충기를 제공하는 것이다. 적어도 이 목적은 청구항 제10항에 따른 완충기에 의해 달성된다.

본 발명의 다른 특징과 목적은 이하의 설명과 나머지 청구항들로부터 명확해질 것이다.

따라서, 본 발명은 상기 완충기는 빔과 상기 빔에 연결되어 그 외면을 따라 변위될 수 있는 충돌 포획기를 포함하며, 상기 에너지 흡수 디바이스 또는 긴 견인 요소 또는 인출 요소 또는 인장 요소 중 하나가 상기 충돌 포획기에 연결되어 함께 변위가능한 반면, 이들 중 다른 하나는 지면 또는 고정 구조물에 고정적으로 연결됨으로써, 충돌 포획기에서 충돌이 발생할 경우, 에너지 흡수 디바이스와 견인 요소 간의 상대 운동으로 인해 충돌 포획기가 감속되는, 완충기에 의해 제1 양태에 따른 목적을 실현할 수 있다는 이해에 기초한다.

이러한 전반적인 발명의 사상 내에서, 본 발명에 따른 완충기는 하기된 특허청구범위 내에서 많은 다양한 방식으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 브레이크를 통한 견인 요소의 운동 방향에 대해 수직하게 길이 방향 축선이 배치된 핀 또는 샤프트가 선택적으로 회전불가능하게 또는 회전가능하게 구성될 수 있다. 물론, 회전불가능한 핀이 증대된 마찰로 인해 더 높은 제동 효과를 제공한다. 회전가능한 핀은, 복잡하지 않은 실시예에서, 내측의 회전불가능한 핀의 외부에 느슨하게 결합된 외측의 회전가능한 관형 슬리브로 구현될 수 있다. 또한, 길이 방향 견인 요소는, 발생가능한 충돌력을 파단되지 않고 완화시킬 수 있는 충분한 인장 강도를 가지면서 완화시 차량의 운동 에너지를 흡수할 수 있는 충분히 높은 굽힘 변형 저항도를 가진 몇몇 임의의 단면 형상을 가질 수 있다. 이하의 실시예에서, 견인 요소는 직사각형 단면을 가진 견인 스트립의 형태를 취할 수 있다. 그러나, 견인 요소는, 예컨대, 원형 단면을 가진 하나 이상의 로드 또는 소형 빔, 예컨대, 박스 빔의 형상을 취할 수도 있다.

제1 예시적 실시예에서는, 방호벽 또는 완충벽을 위한 본 발명에 따른 완충기에서의 에너지 흡수 디바이스의 응용에 대해 도시하고 설명한다. 이 실시예에서, 에너지 흡수 디바이스 또는 브레이크는 직사각형 단면을 가진 관형 방호벽 터미널 빔의 단부에 배치되며, 상기 관형 방호벽 터미널 빔의 일단부는 지면에 배치되고 실제 방호벽에 연결된 타단부를 향해 상방향으로 경사져 있다. 브레이크 속으로 이동하게 될 견인 스트립 형상의 견인 요소의 부분은, 초기 위치에서, 방호벽 터미널 빔의 내부 공간 내에 수용되고, 브레이크로부터 이동하게 될 견인 요소의 부분은 방호벽 터미널 빔의 상면에 변위가능하게 배치된 완충기에 연결된다. 사고가 발생하여 차량이 방호벽의 단부로 진입하면, 차량이 충돌 포획기에 충돌할 것이고, 이에 따라, 충돌 포획기가 방호벽 터미널 빔을 따라 슬라이드하여 브레이크를 통해 견인 요소를 견인할 것이며, 이에 수반하여 견인 요소가 각각의 핀 주위에서 휘어짐으로써, 브레이크의 최대 제동 효과와 충돌력의 크기에 따라 좌우되는 제동 거리를 따라 충돌력이 점진적으로 흡수된다. 이 경우, 견인 요소는 방호벽 터미널 빔의 단부에 고정적으로 연결된 브레이크의 하우징에 대해 상대적으로 이동하게 될 것이다. 그러나, 반대의 조건도 가능할 수 있음을 이해하여야 한다. 즉, 지면 또는 임의의 고정 구조물에 고정적으로 연결된 견인 요소에 대해 브레이크의 하우징이 상대적으로 이동할 수도 있다. 방호벽의 완충기와 관련하여 설명한 실시예에서, 브레이크의 하우징은 박스형의 충돌 포획기 내에 배치된 완충기에 연결되어 함께 이동가능하게 될 수 있는 반면, 견인 요소는 방호벽 터미널 빔에 그 일단부가 고정적으로 연결되고, 예컨대, 방호벽 터미널 빔의 상면에 배치된다.

본 명세서에서는, 본 발명의 완충기가 방호벽의 단부에 부착되어 있고, 충돌 포획기는 수평면에 대해 5°내지 15°또는 바람직하게는 약 10°로 경사진 방호벽 터미널 빔에 부착되어 있는 것만 도시되어 있다. 그러나, 본 발명의 완충기가 다른 많은 연결, 특히 큰 힘을 흡수하여 완화시켜야 하는 연결, 바람직하게는, 이 힘들이 매우 산발적이며 예외적인 연결에서도 사용될 수 있음을 당업자는 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 완충기는 충돌 포획기가 따라서 변위될 수 있는 방호벽 터미널 빔 형태로 방호벽에 연결되는 것으로 한정되지 않는다. 예컨대, 과열로 인해 브레이크가 기능하지 않는 차량이 정지할 수 있도록 길고 급경사진 내리막길에 설치될 수 있는 암면 또는 진출 램프와 같은 급경사 또는 고정된 장애물에서의 사고를 방지하기 위해, 예컨대, 빔을 지면 상에 배치하거나 지면에 대해 평행하게 전체적 또는 부분적으로 지면에 매립하는 것도 가능하다. 완충기는 조작성을 상실한 철도 차량을 감속하기 위해 철도 운수용 대선의 단부에 배치될 수도 있다. 또한, 빔의 형상은 사용하고자 하는 용도에 따라 광범위한 한도 내에서 변할 수 있다. 후술하는 실시예에서, 빔은 외부로부터 충돌 포획기가 주위에 맞물리는 직사각형 단면의 박스형 빔의 형상을 갖는다. 그러나, 적당한 방식으로 충돌 포획기가 주위에 맞물리는, 예컨대, U자형, I자형, H자형 또는 T자형 단면을 가질 수도 있다. 상기 빔은 방호벽 터미널 빔으로서 사용하고자 하는 용도로 특별히 개조된 빔일 필요는 없다. 그 대신, 충돌 포획기가, 예컨대, 원형 또는 W자 형상의 단면을 가질 수 있는 방호벽 빔 자체에 부착되어 방호벽 빔을 따라 변위될 수 있다. 빔은, 예컨대, 콘크리트 빔 형태의 그루브 또는 채널을 구비할 수도 있으며, 상기 그루브 또는 채널은 그루브를 따라 내장된 에지 보강재와 충돌 포획기의 캐스터 또는 슬라이딩 부재가 안에서 변위가능한 내부 공동을 갖는다. 완충기는 2개의 이상의 빔으로, 예컨대, 포획 면적을 증대시키기 위해 가로 빔 또는 철망으로 서로 연결되어 충돌 포획기와 연관된 2개의 평행 빔으로 조립될 수도 있다. 심지어, 차량에 완충기를 장착할 수도 있으며, 상기 완충기는, 예컨대, 충돌력을 흡수하여 완화시키기 위해 전방 또는 후방에 배치된 범퍼의 형태를 취할 수 있다.

충돌 포획기를 감속하는 에너지 흡수 디바이스 또는 브레이크는, 견인 요소가 적어도 2개의 핀을 각각 통과할 때 적어도 90°의 방향 변화가 이루어지게 핀과 견인 요소가 배치되도록, 형성된다. 이러한 방식으로 핀과 견인 요소를 배치함으로써, 견인 요소가 적어도 2개의 핀을 통과할 때 적어도 90°의 큰 방향 변화가 이루어지게 되고, 각각의 핀 주위에서 견인 요소를 심하게 휘기 위해 필요한 큰 힘으로 인해 큰 제동 동작을 실현하게 된다. 이와 같이 큰 제동 동작은 핀의 갯수를 제한하고 하우징을 작은 치수의 소형으로 만드는 데 이용될 수 있다. 이러한 방식으로, 에너지 흡수 디바이스가 저렴하게 제조될 수 있으며, 소형 치수로 인해 사용되는 구조물 내에서 공간을 적게 차지하므로 적용 범위가 증대된다. 또한, 많은 핀을 구비함으로써 하우징을 동시에 통과하는 견인 요소의 길이가 긴 에너지 흡수 장치에서는, 전체 제동 거리가 사용되기 전에는 견인 요소의 후방 단부가 제1 핀을 통과하도록 허용되지 않기 때문에, 견인 요소가 그에 대응하여 길게 제조되어야 함을 이해하여야 한다. 또한, 견인 요소가 길면, 비용이 증가하고, 제동전 초기 위치에서 견인 요소를 수용하기 위한 공간이 커진다.

청구항 제1항에는, 상기 에너지 흡수 디바이스는 상기 하우징 내에 배치된 적어도 2개의 핀을 포함하고, 상기 핀과 상기 견인 요소는 견인 요소가 적어도 2개의 핀을 각각 통과할 때 적어도 90°방향 변화가 이루어지도록 배치된다고 기술되어 있다. 당연히, 이는 에너지 흡수 디바이스가 더 많은 핀을 포함할 수 있으며, 견인 요소가 90°이상 휘어질 수 있음을 암시하지만, 견인 요소가 90°미만으로 방향 변화하도록 하는 추가적인 핀들, 예컨대, 각각 하우징 내외로 적당한 방향으로 견인 요소를 안내하도록만 구성된 핀들이 배열될 수 있음을 암시하기도 한다. 그러나, 각각의 핀을 통과할 때의 견인 요소의 방향 변화가 제동 동작을 증대시키기 위해 상당히 크게, 예컨대, 청구항 제7항에 기술된 바와 같이, 적어도 135°, 또는 청구항 제8항에 기술된 바와 같이, 적어도 180°로 이루어질 수 있음을 이해하여야 하며, 이하에서 도시하고 설명하는 제1 실시예에서와 같이, 브레이크는 3개의 핀을 포함하고, 견인 요소의 방향 변화는 2개의 핀을 통과할 때 200°이상이고, 제3 핀을 통과할 때 약 180°이다.

이하에서 도시하고 설명하는 에너지 흡수 디바이스 또는 브레이크의 제1 실시예에서, 하우징으로 이동하게 될 견인 요소의 부분과 하우징으로부터 이동하게 될 견인 요소의 부분은 서로에 대해 20°미만 또는 약 10°만 다른 방향을 갖는다. 핀들이 동일 평면 내에 배치되지 않을 수도 있으며, 심지어 견인 요소의 부분들이 동일한 방향으로, 즉, 견인 요소의 부분들이 서로 접촉하게 되고 서로를 향하여 슬라이드하는 것을 피하기 위해 별도의 평면이기는 하지만, 부분들간의 각도차가 0°가 되도록, 각각 하우징 내외로 이동하도록 할 수도 있다. 이는 많은 상황들에서, 예컨대, 콤팩트하고 공간 절약형 완충기 등을 제조하는 데 유리할 수 있다. 핀들을 2개 이상의 평면 내에 배열함으로써, 모든 핀들을 동일한 평면 내에 배치하는 경우에 비해, 브레이크를 더 콤팩트하고 짧게 만들 수 있다. 그러나, 본 발명의 범위 내에서, 다른 실시예들에 도시한 바와 같이, 모든 핀들이 동일한 평면 내에 일렬로 배치될 수도 있으며, 견인 요소의 내측으로 이동하는 부분과 외측으로 이동하는 부분의 방향이 많이 다를 수 있고, 예컨대, 반대 방향을 가질 수 있다.

차량용 완충기는, 전술한 실시예에서와 같이 방호벽 단부에 배치되거나 다른 응용분야에 배치되는 것과는 관계없이, 크기가 매우 다른 차량으로부터의 충돌력을, 예컨대, 가장 작고 가벼운 경차 뿐만 아니라 만재된 트럭으로부터의 충돌력을 허용가능한 방식으로 흡수하여 완화시킬 수 있도록 설계되어야 한다. 경차로부터의 충돌력을 완화시킬 경우, 감속이 빠르게 이루어지므로 차량 탑승자가 심각하게 부상당할 수 있기 때문에, 제동 동작이 크지 않을 수 있다. 한편, 중형 차량을 감속하는 경우, 제동 거리가 과다하게 길어지지 않도록 제동 동작이 커야 한다. 청구항 제10항 내지 제13항에 따른 본 발명의 완충기의 다른 개선된 실시예에 따르면, 에너지 흡수 디바이스는 제동 거리의 시점에서보다 제동 거리의 종점에서 제동 동작이 더 커지도록 제동 동작이 점진적으로 증대된다. 이는 전방부에서보 다 후방부에서 더 큰 굽힘 강도를 나타내는 견인 요소에 의해 실현될 수 있다. 이는, 예컨대, 전방부에서보다 후방부에서 치수가 더 커지도록 견인 요소를 형성함으로써, 즉 더 넓은 폭 및/또는 더 두꺼운 두께로 견인 요소를 형성함으로써, 또는 전방부와 후방부의 품질이 각각 다른 재료로 견인 요소를 형성함으로써, 다른 방식으로도 실현될 수 있다. 점진적으로 증대되는 제동 동작은 하나 이상의 단계들로 단계적으로 이루어질 수 있으나, 폭 및/또는 두께를 연속적으로 증대시킴으로써 더 긴 길이에서 연속적으로 이루어질 수도 있다.

본 발명에 따른 완충기는 전술한 방식 이외의 다른 방식으로도 변형되고 변화될 수 있음이 명백하다. 경제적인 이유뿐만 아니라 공간 절약면에서도, 가능한 적은 핀을 구비하도록 브레이크를 설계하는 것이 바람직하다. 그러나, 핀의 갯수가 적으면, 각각의 핀을 지나는 견인 요소의 큰 방향 변화가 동일할 때 동일한 제동 동작을 실현하기 위해 견인 요소의 굽힘 강도가 커져야 하는데, 이 또한 견인 요소의 비용과 재료의 양을 증대시키게 된다. 원하는 제동 동작에 대해 견인 요소를 최적화하기 위해서는, 브레이크에서 최대 제동 동작에 도달할 때 견인 요소의 인장 강도에 거의 도달하도록, 핀의 갯수, 각각의 핀을 통과할 때 견인 요소의 방향 변화, 및/또는 견인 요소의 재료 품질이 적합하게 되어야 한다.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 대해 설명한다.

도 1은 초기 위치에 있는 에너지 흡수 디바이스와 완충기를 포함한 방호벽 단부의 부분 측단면도이다.
도 2는 차량과 충돌한 후의 도 1에 따른 측면도이다.
도 3은 도 1에 따라 초기 위치에 있는 완충기의 외측 단부의 확대 종단면도이다.
도 4는 도 1 내지 도 3에 따른 에너지 흡수 디바이스의 사시도이다.
도 5 내지 도 9는 에너지 흡수 디바이스의 여러가지 가능한 실시예들에서 견인 요소의 연장부와 핀 간의 상호 위치를 도시한 개략적인 종단면도이다.
도 10은 증대되는 폭에 의해 굽힘 강도가 증대되는 견인 요소의 일부를 도시한 평면도이다.
도 11은 증대되는 두께에 의해 굽힘 강도가 증대되는 견인 요소의 일부를 도시한 측면도이다.

먼저, 제1 실시예와 방호벽의 단부에서 차량과 충돌하는 완충기에서의 그 응용에 따라, 에너지 흡수 디바이스를 설명한다. 도 1에는 초기 위치에 있는 완충기와 방호벽의 단부가 도시되어 있다. 도시된 실시예에 따른 방호벽은, 도로를 관통하여 노반에 박힌 방호벽 포스트(2)에 의해 도로 위의 소정 거리 상에 지지된 직사각형 단면을 가진 방호벽 빔(1)으로 구성된 타입이다. 실제 방호벽 중에서, 최외곽 단부와 마지막 방호벽 포스트(2)만 도시되어 있다. 방호벽으로부터 직사각형의 중공 단면을 가진 방호벽 터미널 빔(3) 형태의 방호벽 터미널이 연장되며, 그 일단부는 방호벽에 고정적으로 연결되고, 그 타단부는 도로에 접하도록 하방으로 경사져 있다. 이는 방호벽에 완만한 터미널을 제공하고, 방호벽의 단부에 충돌할 경우 차량(4)의 탑승자를 보호하기 위한 것이다. 도로에 대해 방호벽을 확실하게 고정하기 위해, 방호벽과 도로 사이에 타이 로드(tie-rod)(5)가 배치되며, 타이 로드의 일단부는 마지막 포스트(2)의 영역에서 실제 방호벽에 고정적으로 연결되고, 타이 로드의 타단부는 정착판(anchoring plate)(6)에 의해 도로에 정착되며, 상기 정착판은 도로에 대해 지지되고 노반에 박힌 정착 튜브(7)에 의해 정착된다. 방호벽 터미널 빔(3)의 외측 단부도 대응하는 정착판에 의해 도로측으로 정착되며, 이 정착판은 노반에 박힌 정착 튜브(7)에 의해 도로에 정착된다.

방호벽의 단부에 충돌할 경우 차량과 탑승자를 더 보호하기 위해, 연속적으로 충돌력을 완화시키는 에너지 흡수 디바이스 또는 브레이크(8)를 포함한 완충기가 마련된다. 완충기는 방호벽 터미널 빔(3)의 상면에 변위가능하게 배치된 박스형 충돌 포획기(collision catcher)(9)와, 방호벽 터미널 빔(3)의 최외곽 단부에 고정적으로 장착되어 부분적으로 삽입된 브레이크(8)를 포함한다.

브레이크(8)의 정밀한 구조가 도 3 내지 도 5에 상세하게 도시되어 있다. 도 4에 따르면, 브레이크는 2개의 긴 측부(11)를 가진 하우징(1)으로 설계되며, 상기 측부들은 2개의 가로대(12)에 의해 상호 연결되어 있으며, 그들 사이에는 3개의 회전가능한 핀(13)이 배열되어 있다. 또한, 브레이크는 강재 견인 스트립 형태의 견인 요소(14)를 포함하며, 상기 견인 요소는 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같은 방식으로 핀들 사이에 적용된다. 견인 요소의 폭과 두께는 적용 현장, 원하는 제동 동작 및 브레이크의 구조에 따라 광범위한 한도 내에서 변할 수 있다. 본 명세서에 도시된 바와 같은 유형의 완충기에서 견인 요소를 사용할 경우, 견인 요소의 두께를 일반적으로 약 5 내지 10㎜, 폭을 약 100㎜로 생각할 수 있다. 이와 같이 강한 견인 요소를 하우징에 장착할 때 손으로는 구부릴 수 없다. 그 대신, 어떤 종류의 공구를 이용하여 미리 구부린 다음, 핀(13)이 분리된 상태에서 하우징에 삽입한 후, 견인 요소가 정확한 위치에 놓이면 핀을 다시 장착하여야 한다. 도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 견인 요소(14)의 일단부, 구체적으로는, 초기 위치에서 상대적으로 짧으며 하우징으로부터 이동하게 될 부분(14')의 단부를 박스형 충돌 포획기(9)의 내부 공간에 고정적으로 연결한다. 초기 위치에서 매우 길이가 길고 하우징으로 이동하게 될 견인 요소의 반대 부분(14")을 방호벽 터미널 빔(3)의 내부 공동 속에 삽입한다.

방호벽의 단부와 차량(4)이 충돌할 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 충돌 포획기(9)가 방호벽 빔(3)을 따라 변위될 것이다. 이에 따라, 견인 요소(14)가 브레이크(8)를 통해 견인될 것이며, 스트립의 휨으로 인해, 스트립이 브레이크 내에서 각 핀(13)의 주위를 지날 때, 브레이크의 특성 이외에 차량의 속도와 중량에 따라 좌우되는 제동 거리에서 충돌력이 흡수되고 완화될 것이다. 이러한 충돌 후, 적어도 견인 요소(14)는 교체되어야 하지만, 방호벽 터미널 빔(3), 충돌 포획기(9) 및 브레이크 하우징(10)과 같은 다른 부품들은 일반적으로 재사용할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 완충기에서의 사용을 고려할 수 있는 에너지 흡수 디바이스의 여러 실시예의 예를 도시하고 있는 도 5 내지 도 9를 참조한다. 이 도면들은 핀(13)들의 위치와 갯수가 상이하여 브레이크를 통과하는 견인 요소(14)의 이동 경로가 다르고 각 핀을 지날 때 방향 변화의 정도가 다른 핀들을 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 5에는 도 1 내지 도 4의 전술한 실시예에 따른 브레이크(8)를 통과하는 견인 요소(14)의 이동 경로와 핀(13)들의 상대 위치가 개략적으로 도시되어 있다. 이 브레이크는 3개의 핀을 포함하고 있으며, 각 핀을 통과하는 견인 요소의 방향 변화가 약 185°내지 200°사이에서 이루어진다. 이 브레이크에서는 모든 핀들이 동일 평면 내에 위치하지 않으며, 내측으로 이동하게 될 견인 요소의 부분(14")과 외측으로 이동하게 될 견인 요소의 부분(14')이 주로 대략 10°의 각도차만으로 동일 방향으로 위치되어 있다.

도 6에 따른 브레이크는 2개의 핀(13)만을 갖지만, 각 핀을 통과하는 견인 요소의 방향 변화가 대략 210°로 비교적 크고, 이에 따라, 제동 동작도 비교적 커지게 된다. 이 실시예에서, 견인 요소의 내측으로 이동하는 부분(14")과 외측으로 이동하는 부분(14')이 반대로 유도된다.

도 7은 3개의 핀(13)을 가진 브레이크를 도시하고 있으며, 2개의 외측 핀을 통과하는 견인 요소(14)의 방향 변화가 약 10°인 반면, 중간 핀을 통과할 때는 단지 약 70°이다. 3개의 핀들이 모두 동일 평면 내에 위치되며, 견인 요소의 내측으로 이동하는 부분과 외측으로 이동하는 부분 사이의 각도는 약 15°이다.

도 8에 따른 브레이크는 4개의 핀(13)을 가지며, 2개의 중간 핀을 통과하는 견인 요소(14)의 방향 변화는 약 90°이지만, 2개의 최외곽 핀을 통과할 때는 단지 약 40°이다. 이러한 방식으로 설계된 브레이크의 제동 동작은 전술한 것들과 비교하여 약할 것이지만, 그럼에도 불구하고, 적어도 2개의 핀이 견인 요소에 대해 적어도 90°의 방향 변화를 제공하여야 함을 명시하고 있는 청구항 제1항의 보호범위 내에 속한다.

도 9는 5개의 핀(13)을 포함하고 있는 브레이크를 도시하고 있으며, 각각의 핀들은 약 185°내지 195°의 비교적 큰 방향 변화를 견인 요소(14)에 대해 제공한다. 이에 따라, 이러한 방식으로 설계된 브레이크의 제동 동작이 커지게 된다.

예컨대, 도 1 내지 도 3에 따른 완충기 또는 차량과 충돌하는 임의의 다른 유형의 완충기에서의 하나의 문제점은, 소형의 경차와 아울러 만재된 트럭으로부터의 충돌력을 완화시킬 수 있어야 하며, 이에 따라, 경차를 위한 제동 거리가 너무 짧아서 차량 탑승자에 대한 충격 강도가 너무 커지거나, 중형차를 위한 제동 거리가 과도하게 길어서 완충기를 위해 필요한 공간과 비용이 지나치게 커진다는 것이다. 이러한 문제점을 해소하기 위해, 본 발명에 따른 완충기는, 견인 요소의 굽힘 강도가 브레이크를 처음 통과하는 전방부보다 브레이크를 마지막으로 통과하는 후방부에서 더 커지도록, 브레이크 동작이 점진적으로 증가하는 브레이크를 구비할 수 있다. 따라서, 이와 같이 점진적으로 증가하는 브레이크 동작은 평형을 이루게 될 수 있으며, 경차가 완충기(9)에 충돌하면, 제동 동작이 비교적 약한 허용가능한 긴 제1 제동 거리에서 정지하게 되는 반면, 예컨대, 트럭 또는 버스와 같은 중형차가 충돌하면, 제1 제동 거리를 지난 후 제동 동작이 증가하여 차량의 남은 제동 거리를 단축하게 될 것이다.

이와 같이 점진적으로 증가하는 제동 동작은, 본 발명에 따라, 주로 세가지 다른 방식으로 실현된다. 한편으로는, 도 10에 도시된 바와 같이 견인 요소(14)의 폭을 길이방향으로 증대시키거나, 도 11에 도시된 바와 같이 두께를 두껍게 하거나, 견인 요소의 재료 품질을 굽힘 강도가 더 큰 재료 품질로 변경하는 것이다. 길이방향으로 견인 요소의 굽힘 강도를 증대시키는 이러한 방법들은 단독으로 또는 조합하여 제공될 수 있으며, 굽힘 강도의 증대는 하나 이상의 단계들에서 단계적으로 또는 긴 거리에서 연속적으로 이루어질 수 있다. 후자는 적어도 견인 요소의 폭 또는 두께를 증대시킬 때 가능하지만, 재료 품질을 변경할 때는 실시하기가 더 어려울 수 있다.

Claims (15)

1. 힘을 완화시키기 위한 에너지 흡수 디바이스를 포함하는 차량용 완충기로서, 하우징(10)과, 상기 하우징 내에 배치되고 상기 하우징 내에서 서로에 대해 평행하게 배열된 적어도 2개의 핀(13)과, 상기 핀들과 접촉하며 그 사이에서 연장되게 상기 하우징 내에 배치될 수 있는 금속성의 긴 견인 요소(14)를 포함하며, 상기 핀과 상기 견인 요소는 각각의 핀을 견인 요소가 통과할 때 견인 요소에서 방향 변화가 나타나도록 배치되고, 이에 따라, 견인 요소와 하우징이 서로에 대해 상대 운동할 경우, 각각의 핀을 통과할 때 견인 요소의 변형으로 인해 상대 운동이 감속되며, 상기 견인 요소가 적어도 2개의 핀을 통과할 때 적어도 90°의 방향 변화가 각각 이루어지도록 상기 핀(13)과 상기 견인 요소(14)가 배치된, 차량용 완충기에 있어서,
   상기 완충기는 빔(3)과 상기 빔에 연결되어 그 외면을 따라 변위될 수 있는 충돌 포획기(9)를 포함하며, 상기 에너지 흡수 디바이스(8) 또는 견인 요소(14) 중 하나가 상기 충돌 포획기에 연결되어 함께 변위가능한 반면, 이들 중 다른 하나는 지면 또는 고정 구조물에 고정적으로 연결됨으로써, 충돌 포획기에서 충돌이 발생할 경우, 에너지 흡수 디바이스와 견인 요소 간의 상대 운동으로 인해 충돌 포획기가 감속되는 것을 특징으로 하는 차량용 완충기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 완충기는 관형 단면을 가진 빔(3)을 포함하며, 상기 에너지 흡수 디바이스(8)는 상기 빔의 일단부에 설치되고, 상기 하우징(10)으로부터 이동하게 될 견인 요소(14)의 부분(14')은 상기 빔에 연결되어 그 외면을 따라 변위될 수 있는 충돌 포획기(9)에 연결되며, 상기 하우징으로 이동하게 될 견인 요소의 부분(14")은 초기 위치에서 상기 빔의 관형 내부에 수용되는 것을 특징으로 하는 차량용 완충기.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 빔(3)은 그 일단부가 방호벽에 연결되고 그 타단부가 지면에 근접하여 배치되도록 지면 높이의 평면에 대해 경사져 있으며, 상기 빔은 이 타단부로부터 5 내지 15°의 각도로 상방으로 경사져 있는 것을 특징으로 하는 차량용 완충기.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 충돌 포획기(9)는 상기 빔(3)의 상면으로부터 상방으로 연장하는 것을 특징으로 하는 차량용 완충기.
5. 선행항들 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 견인 요소(14)는 이동가능하게 배치되는 반면, 상기 하우징(10)은 구조물 및/또는 지면에 대해 고정적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 완충기.
6. 선행항들 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 상기 하우징(10) 내에 적어도 3개의 핀(13)이 마련되고, 이 핀들이 적어도 2개의 분리된 평면 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 완충기.
7. 선행항들 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 핀(3)과 상기 견인 요소(14)는, 견인 요소가 적어도 2개의 핀을 통과할 때 적어도 135°의 방향 변화가 각각 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 완충기.
8. 선행항들 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 핀(3)과 상기 견인 요소(14)는, 견인 요소가 적어도 2개의 핀을 통과할 때 적어도 180°의 방향 변화가 각각 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 완충기.
9. 선행항들 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 하우징(10)을 향해 내측으로 이동하는 견인 요소(14)의 부분(14")과 상기 하우징으로부터 외측으로 이동하는 견인 요소의 부분(14')이 서로에 대해 최대 20°다른 방향으로 연장하는 것을 특징으로 하는 차량용 완충기.
10. 선행항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 완충기는 제동 거리의 시점에서보다 제동 거리의 종점에서 제동 동작이 더 커지도록 제동 동작이 점진적으로 증대되며, 이에 따라, 상기 견인 요소(14)는 전방부에서보다 후방부에서 굽힘 강도가 더 큰 것을 특징으로 하는 차량용 완충기.
11. 제10항에 있어서,
    상기 견인 요소(14)가 하우징(10)에 대한 견인 요소의 이동에 대해 반대 방향으로 증대되는 폭을 가짐으로써, 점진적으로 증대되는 제동 동작이 실현되는 것을 특징으로 하는 차량용 완충기.
12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 견인 요소(14)가 하우징(10)에 대한 견인 요소의 이동에 대해 반대 방향으로 증대되는 두께를 가짐으로써, 점진적으로 증대되는 제동 동작이 실현되는 것을 특징으로 하는 차량용 완충기.
13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 견인 요소(14)가 하우징(10)에 대한 견인 요소의 이동에 대해 반대 방향으로 굽힘 강도가 증대되도록 변화하는 재료 품질을 가짐으로써, 점진적으로 증대되는 제동 동작이 실현되는 것을 특징으로 하는 차량용 완충기.
14. 선행항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 견인 요소는 견인 스트립(14)의 형상을 가진 것을 특징으로 하는 차량용 완충기.
15. 선행항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 핀(13)은 회전가능한 것을 특징으로 하는 차량용 완충기.

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