KR20200062817A - 다단 복합재 충돌에너지 흡수장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다단 복합재 충돌에너지 흡수장치에 관한 것으로, 작은 하중 조건에서도 큰 에너지흡수효율의 발휘가 가능하며, 에너지 흡수 행정이 큰 다단 복합재 충돌에너지 흡수장치가 개시된다.

Description

다단 복합재 충돌에너지 흡수장치{Multi-staged impulse energy absorber using fiber reinforced composite material}
본 발명은 다단 복합재 충돌에너지 흡수장치에 관한 것으로, 외부 물체의 충돌 시 발생하는 충격 하중을 흡수하여 외부 물체에 가해지는 충격 하중을 최소화 하도록 하는 다단 복합재 충돌에너지 흡수장치에 관한 것이다.
가드레일, 범퍼 등 대형 운송시스템의 충돌 에너지를 흡수하기 위한 충돌 에너지 흡수 장치는 작은 체적으로 큰 하중을 흡수 할 수 있는 특성을 요하여, 복합재 튜브를 이용한다.
상기 복합재 튜브는 하중이 가해졌을 때 파단 됨으로써 충격 에너지를 흡수하는데, 그 에너지흡수효율은 1에 이를 정도이며, 200MPa을 상회하는 파단강도 특성으로 인하여 큰 하중이 작용하는 환경에서 주로 사용된다.
한편, 승강기 또는 산업용 운반기의 최저층 바닥면에는 사고 발생 시 충격을 흡수하여 피해를 최소화하기 위한 완충기가 마련된다. 상세히, 상기 완충기는 고속 승강기 또는 고속 운반기에는 도 1에 도시된 바와 같은 유입 완충기가 설치되고, 저속 승강기 또는 고속 승강기에는 도 2에 도시된 코일스프링이 설치되어 발생되는 충격 하중을 흡수하도록 한다.
상기와 같은 종래의 완충기는 다회 사용할 수 있는 장점이 있지만, 에너지흡수효율이 0.7 정도에 지나지 않는 아쉬움이 있었다. 특히, 유입 완충기의 경우에는 충격 하중이 직접적으로 가해지는 플런저의 길이뿐만 아니라 플런저 아래로 오일이 수용되는 실린더의 길이를 더 요하므로 데드랭스가 큰 문제가 있었다.
이에 따라, 승강기 또는 산업용 운반기의 완충기에 복합재 튜브로 이루어진 종래의 충돌 에너지 흡수 장치를 적용하면 데드랭스를 최소화와, 도 3에 도시된 바와 같이 에너지 흡수 행정(stroke)이 길어질수록 외부 물체가 받는 하중이 증가하는 유입식 완충기 및 코일스프링식 완충기와 달리, 에너지 흡수 행정의 길이 증가에 따른 파손하중이 일정 범위 이내로 유지되어, 동일 에너지 흡수 행정 대비 더욱 많은 양의 에너지를 흡수할 수 있어 에너지흡수효율의 개선 및 안정적인 충돌 에너지를 흡수 효과를 기대할 수 있다. 하지만, 200MPa 이상의 단면하중이 가해져야만 파단이 일어나면서 충격 에너지를 흡수할 수 있는 특성으로 인하여, 승강기 또는 산업용 운반기와 같은 비교적 적은 하중이 발생하는 환경에서는 적용 시 그 효력을 발휘하기 어려운 문제가 있었다.
또한, 승강기 또는 산업용 운반기에 적용되는 완충기의 설계조건은 완충기의 작동 중 평균 가속도가 1g를 초과하지 않아야하고, 최대 작용가속도가 2.5g이며, 최대 작용가속도가 가해지는 시간이 0.4초를 초과하지 않아야 하는데, 상기 복합재 튜브는 상기 조건을 충족시키기 위해 길이를 길게 형성하여 행정을 늘이는 경우, 복합재 튜브의 좌굴강도가 낮아짐에 따라, 좌굴강도가 파손강도보다 낮아져 좌굴현상이 일어나 가속도 조건의 충족 또한 불가한 문제가 있었다.
따라서 복합재 튜브의 장점을 최대한 발휘할 수 있도록 작은 하중 조건에서도 에너지의 흡수가 가능하며, 긴 에너지 흡수 행정을 제공할 수 있는 충돌 에너지 흡수 장치의 개발이 필요한 실정이다.
1. 한국등록특허공보 제10-1283897호("엘리베이터용 다단식 유압 완충기") 2. 한국공개특허공보 제10-2018-0120239호("엘리베이터용 완충기 엘리베이터") 3. 한국등록특허공보 제10-1004181호("에너지 흡수장치")
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 작은 하중 조건에서도 큰 에너지흡수효율의 발휘가 가능하며, 에너지 흡수 행정이 큰 다단 복합재 충돌에너지 흡수장치를 제공함에 있다.
한편, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 다단 복합재 충돌에너지 흡수장치는 길이방향으로 가해지는 충격 하중을 흡수하기 위한 것으로, 서로 이격되게 배치되는 한 쌍의 끝단 디스크; 관 형태로 상기 끝단 디스크 사이에 배치된 복합재 튜브; 길게 형성되며, 상기 끝단 디스크 사이에 상기 복합재 튜브를 중심으로 다수개가 배치되는 보조 지지축;을 포함하여, 상기 복합재 튜브의 좌굴현상을 방지하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 다단 복합재 충돌에너지 흡수장치는, 한 쌍의 상기 끝단 디스크 사이에 적어도 하나 이상의 분리 디스크;가 더 마련되며, 상기 복합재 튜브는, 서로 이웃하게 배치된 상기 끝단 디스크와 분리 디스크 사이, 또는 서로 이웃하게 배치된 상기 분리 디스크 사이에 끼워져 다단으로 형성됨으로써 에너지 흡수 행정을 높인 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 분리 디스크는, 상기 보조 지지축이 끼워지는 끼움홀이 더 형성되고, 상기 보조 지지축은 외력이 가해질 시, 각각의 상기 분리 디스크에 작용되는 모멘트를 지지하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 보조 지지축은, 적어도 일부가 길이조절 가능하도록 다단의 중공형태로 형성되어, 상기 다단 복합재 충돌에너지 흡수장치에 압축하중이 발생 될 시, 그 길이가 줄어드는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 복합재 충돌 에너지 흡수장치는, 서로 이웃하게 배치된 상기 끝단 디스크와 분리 디스크 사이, 또는 서로 이웃하게 배치된 상기 분리 디스크 사이에 상기 보조 지지축을 감싸도록 형성되는 복귀스프링;이 더 형성되는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 끝단 디스크 및 분리 디스크는, 연접하도록 배치된 상기 복합재 튜브의 내측으로 소정길이 연장 형성되는 연장부가 더 형성된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 복합재 튜브의 단면 및 길이는, 좌굴하중이 파단하중보다 크도록 하는 크기 및 길이인 것을 특징으로 한다.
또한, 각각의 상기 복합재 튜브는, 그 직경이 서로 다르게 형성된 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 복합재 튜브는, 섬유강화복합소재로 이루어지는 것을 특징으로한다.
또한, 상기 다단 복합재 충돌에너지 흡수장치는, 상기 보조 지지축을 감싸도록 형성되며, 내부에 일정 수위의 유체가 수용되는 실린더가 더 포함되고, 상기 보조 지지축은, 그 길이방향을 따라 유통홀이 형성된 중공축과, 중실축으로 이루어져, 상기 실린더 내부의 유체가 상기 유통홀을 통해 중공축 내외부로 유통할 수 있는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 실린더는, 충격 하중이 직접적으로 가해지는 타측 끝단 디스크로부터 일정 길이 범위 이내에 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 다단 복합재 충돌에너지 흡수장치는, 일측에서 타측으로 충격하중이 가해질 시, 상기 중실축이 상기 중공축 내부로 수용됨으로써, 상기 중공축 내부의 유체를 중공축 외부로 유출시켜 상기 실린더 내부에 수용된 유체의 수위가 실린더 내부를 완전히 채우고, 상기 실린더 내부의 유체는 상기 충격하중에 의해 압축되면 충격 에너지를 흡수하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 다단 복합재 충돌에너지 흡수장치는 높은 에너지 흡수 효율의 제공이 가능한 효과가 있다.
또한, 각 구성들의 결합관계를 통하여 맞춤식 다단 복합재 충돌에너지 흡수장치의 제공이 가능한 효과가 있다.
또한, 보조 지지축의 구성에 의해 복합재 튜브의 좌굴현상을 방지 및 분리디스크에 작용하는 모멘트를 지지할 수 있는 효과가 있고, 특히 길이조절 가능한 형태를 통해서는 데드랭스를 최소화 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 다단으로 형성되는 복합재 튜브의 배치구조에 의해 에너지 흡수 행정을 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 복귀스프링의 구성을 통해 에너지 흡수 효율을 더욱 높인 효과가 있다.
또한, 서로 다른 직경으로 형성된 복합재 튜브의 구성을 통해 다양한 성능의 발휘가 가능한 효과가 있다.
도 1은 종래의 유입 완충기를 도시한 측단면도이다.
도 2는 종래의 코일스프링 완충기를 도시한 측면도이다.
도 3은 유입 완충기와 복합재 튜브의 행정에 따른 힘의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다단 복합재 충돌에너지 흡수장치의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다단 복합재 충돌에너지 흡수장치의 측단면도이다.
도 6은 도 5의 'A'부분을 도시한 부분 확대도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다단 복합재 충돌에너지 흡수장치에 복귀스프링이 적용된 모습을 도시한 측단면도이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다단 복합재 충돌에너지 흡수장치에 복귀스프링이 적용된 다른 예를 도시한 측단면도이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다단 복합재 충돌에너지 흡수장치에 포함된 복합재 튜브의 직경이 서로 다른 경우를 도시한 측단면도이다.
도 10은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 다단 복합재 충돌에너지 흡수장치를 도시한 측단면도이다.
도 11은 도 10의 'A'부분의 도시한 부분 확대도이다.
도 12는 도 10의 'B'부분을 도시한 부분 확대도이다.
도 13은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 다단 복합재 충돌에너지 흡수장치를 도시한 사시도이다.
이하, 상기와 같은 본 발명의 일실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다단 복합재 충돌에너지 흡수장치의 사시도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다단 복합재 충돌에너지 흡수장치(10)는 길이 방향으로 가해지는 충격 하중을 흡수하기 위한 것으로, 200MPa 이하의 하중 하에서도 파단 됨으로써 높은 흡수율로 충돌 에너지를 흡수할 수 있으며, 긴 에너지 흡수 행정을 제공하기 위한 것이다.
이러한 다단 복합재 충돌에너지 흡수장치(10)는 끝단 디스크(100)와, 분리 디스크(130)와, 복합재 튜브(300) 및 보조 지지축(500)을 포함하여 구성된다.
상기 끝단 디스크(100)는 플레이트 형상으로, 한 쌍이 마련되며, 서로가 일정 길이 이상 이격되게 배치된다.
이때, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다단 복합재 충돌에너지 흡수장치를 수직으로 기립되게 설치하는 경우, 바닥면과 접촉하도록 배치되는 끝단 디스크(100)의 두께는 더욱 두껍게 형성하여 무게의 중심이 하측에 위치하게끔 할 수도 있을 것이다. 즉, 바닥면에 배치된 끝단 디스크(100)는 충격이 가해지는 측의 끝단 디스크(100)보다 그 두께가 더 두껍게 형성되는 것 이다.
상기 끝단 디스크(100) 사이에는 일정 간격으로 분리 디스크(130)가 배치된다. 분리 디스크(130) 역시 플레이트 형상으로 형성되며, 일직선상으로 배치되는 다수의 후술할 복합재 튜브(300)를 서로 구분 및 연결하는 역할을 한다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다단 복합재 충돌에너지 흡수장치의 측단면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 서로 이웃하게 배치된 상기 끝단 디스크(100)와 분리 디스크(130) 사이, 또는 서로 이웃하게 배치된 상기 분리 디스크(130) 사이에는 복합재 튜브(300)가 삽입되는데, 각각에 삽입되는 상기 복합재 튜브(300)는 서로가 일직선상으로 배치된다.
상기 복합재 튜브(300)는 관 형태로 형성되는데, 그 재질은 섬유강화복합소재로, 예를 들어 탄소섬유 복합재 또는 유리섬유 복합재로 이루어지며, 복합재 튜브(300)의 단면적 및 길이는, 좌굴하중이 파단하중 보다 크도록 하는 크기 및 길이로 형성되어, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다단 복합재 충돌에너지 흡수장치(10)에 하중이 가해질 시, 복합재 튜브(300)에 좌굴현상이 일어나지 않고 점진적으로 파단이 일어나 충분한 충격 에너지의 흡수가 가능해진다.
참고로, 상기 복합재 튜브(300)의 단면적 및 길이는 오일러의 좌굴하중 공식과 재질에 따른 물성을 참조로 산출할 수 있을 것이다.
한편, 상기 끝단 디스크(100)와 분리 디스크(130)는 상기 복합재 튜브(300)와 연접하는 부분에 상기 복합재 튜브(300)의 내경에 대응하는 직경으로 형성되며, 연접하는 복합재 튜브(300)가 배치된 방향으로 돌출 형성된 연장부(110)가 더 형성된다.
즉, 일면과 타면 양측으로 복합재 튜브(300)가 배치되는 분리 디스크(130)는 상기 연장부(110)가 양측으로 형성되며, 일면에만 복합재 튜브(300)가 연접하도록 배치되는 상기 끝단 디스크(100)는 복합재 튜브(300)가 배치된 일면에만 연장부(110)가 형성되는 것이다.
연장부(110)는 상기와 같은 형상으로 끝단 디스크(100)와 분리 디스크(130)에 형성됨으로써, 각각의 사이에 삽입되는 복합재 튜브(300)가 정위치에 설치되도록 하는 역할을 함과 동시에, 설치된 각각의 복합재 튜브(300)가 정위치에서 이탈되지 않도록 하는 역할을 한다.
덧붙여, 상기 복합재 튜브(300)는 일측 끝단의 외경이 확장 형성되고, 복합재 튜브(300)의 확장된 부분과, 상기 복합재 튜브(300)의 확장된 부분과 연접하게 배치된 끝단 디스크(100) 또는 분리 디스크(130)에는 서로 연통하도록 형성된 암나사 가공이 각각 형성되어, 상기 암나사 가공부에 볼트를 삽입하여 너트로 체결함으로써 복합재 튜브(300)와 끝단 디스크(100) 또는 분리 디스크(130) 서로를 더욱 견고하게 결합할 수 있을 것이다. 이를 통하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다단 복합재 충돌에너지 흡수장치(10)에 다단 복합재 충돌에너지 흡수장치(10)의 길이방향과 수평하지 않은 하중이 발생할 시 복합재 튜브(300)와 끝단 디스크(100)와 분리 디스크(130)가 서로 분해되어 충분한 충격 에너지 흡수가 이루어지지 않는 등의 문제를 예방할 수 있다.
보조 지지축(500)은 일측 끝단 디스크(100)에서 타측 끝단 디스크(100)에 이르기까지 일직선상으로 길게 형성된 중공축 형태로 형성된다.
상세히, 상기 보조 지지축(500)은 복합재 튜브(300)를 중심으로 다수개가 배치되는데, 일단은 일측에 배치된 상기 끝단 디스크(100)에 고정되고, 타단은 타측에 배치된 상기 끝단 디스크(100)에 고정된다.
그리고 상기 분리 디스크(130)에는 도 6, 도 5의 'A'부분을 도시한 부분 확대도에 도시된 바와 같이 끼움홀(101)이 형성되어, 각각의 분리 디스크(130)를 관통하도록 형성된다.
보조 지지축(500)은 상술한 바와 같이 설치되어, 외부에서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다단 복합재 충돌에너지 흡수장치(10)에 하중이 가해질 시, 상기 복합재 튜브(300)가 임의의 형상으로 파단 됨에 따라, 각 분리 디스크(130)에 발생될 수 있는 모멘트를 지지하는 역할을 한다.
이를 위하여, 상기 보조 지지축(500)은 복합재 튜브(300)를 중심으로 적어도 120도 이하의 간격으로 다수개 배치되어, 다단 복합재 충돌에너지 흡수장치(10)의 길이 방향과 수평한 방향으로 작용하는 하중을 충분히 흡수할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 보조 지지축(500)은 길이조절 가능하도록 다단의 중공축(510)으로 형성된다.
즉, 보조 지지축(500)을 이루는 중공축(510) 중 하중이 가해지는 일측에 배치되는 중공축(510_1)일수록 그 직경이 작게 형성되고, 타측에 배치되는 중공축(510_2)일수록 그 직경이 크게 형성되며, 서로 연접하게 배치되는 각각의 중공축(510)은 직경이 작게 형성된 일측 중공축(510_1)의 타단이 직경이 크게 형성된 타측 중공축(510_2)의 일단 내부로 삽입되도록 결합되는 것 이다.
또한, 각각의 중공축(510)이 서로 연접하게 배치되는 부분은 각 분리 디스크(130)의 끼움홀(101)이 형성된 부분이며, 직경이 크게 형성된 타측 중공축(510_2)의 일단은 상기 분리 디스크(130)의 끼움홀(101)에 고정됨이 바람직하다.
이때, 상기 분리 디스크(130)의 끼움홀(101)의 직경은 고정적이나, 보조 지지축(500)을 이루는 각각의 중공축(510)의 직경은 서로 다르게 형성되어 중공축(510)의 외경과 끼움홀(101)의 내경 사이에는 유격이 존재 할 수 있다.
이러한 유격을 해소하기 위해 상기 끼움홀(101)에는 각 유격에 해당하는 두께로 형성된 보조링(501)이 삽입될 수도 있을 것이다.
보조 지지축(500)이 상기와 같이 길이 조절 가능한 다단의 구조를 취함으로써, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다단 복합재 충돌에너지 흡수장치(10)는 다단 복합재 충돌에너지 흡수장치(10)의 길이 방향과 수평한 방향의 하중이 인가되어 각각의 복합재 튜브(300)가 파단 될 시, 다단 복합재 충돌에너지 흡수장치(10) 전체 길이가 줄어들면서 복합재 튜브(300)가 완전히 파단될 수 있도록 하며, 이에 따라, 에너지 흡수 행정 또한 늘어나는 효과를 발휘한다.
또한, 끝단 디스크(100)와, 분리 디스크(130)와, 복합재 튜브(300)와 보조 지지축(500)이 상술한 바와 같은 구조로 형성되어 가해질 수 있는 최대 하중 및 요구되는 에너지 흡수 행정 조건에 따라 복합재 튜브(300)와 분리 디스크(130)를 가감하여, 맞춤식 충돌 에너지 흡수장치의 제공이 가능할 것이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다단 복합재 충돌에너지 흡수장치에 복귀 스프링이 적용된 모습을 도시한 측단면도이다.
승강기 등에 적용되는 완충기의 경우, 그 설계 조건에는 승강기와 완충기의 충돌 이후 소정 높이 승강기를 승강시켜야 하는 조건이 있다.
이러한 조건을 만족시키며, 다단으로 형성된 각 분리디스크의 충돌 시 발생할 수 있는 충격을 완화시키기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다단 복합재 충돌에너지 흡수장치(10)에는 복귀 스프링(700)이 더 마련 될 수 있다.
상기 복귀 스프링(700)은 서로 이웃하게 배치된 상기 끝단 디스크(100)와 분리 디스크(130) 사이, 또는 서로 이웃하게 배치된 상기 분리 디스크(130) 사이에 설치되며, 상기 보조 지지축(500)을 감싸도록 형성된다.
혹은, 도 8, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다단 복합재 충돌에너지 흡수장치에 복귀스프링이 적용된 다른 예를 도시한 측단면도에 도시한 바와 같이, 각 복합재 튜브 내부에 마련되어 연장부(110)들 간의 충돌을 저감시킬 수도 있을 것이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다단 복합재 충돌에너지 흡수장치에 포함된 복합재 튜브의 직경이 서로 다른 경우를 도시한 측단면도이다.
경우에 따라, 상기 각각의 복합재 튜브(300)는 서로 다른 직경 또는 서로 다른 길이로 형성될 수 있을 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다단 복합재 충돌에너지 흡수장치에 포함된 각 단의 복합재 튜브(300)의 직경 및 길이가 동일한 경우에는, 외부에서 충격 하중이 가해지는 경우 각 단에 포함된 복합재 튜브의 파단은 동시에 일어나며, 이에 따라 에너지 흡수 행정의 변화에 따른 하중 변화가 크지 않다. 즉, 일정 하중 범위 내에서만 변화가 있는 것이다.
그러나 상술한 바와 같이 복합재 튜브(300)의 직경 또는 길이를 서로 다르게 형성한다면, 에너지 흡수 행정의 변화에 따른 흡수 하중 변화는 일정 하지 않고, 단차지게 나타날 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다단 복합재 충돌에너지 흡수장치(10)는 이러한 특징을 이용하여 맞춤식 에너지 흡수장치의 설계가 가능하다.
덧붙여, 상기 각 복합재 튜브(300)의 직경이 달라지는 경우, 상기 끝단 디스크(100) 및 분리 디스크(130)에 형성되는 연장부의 길이 또한 앞서 언급한 바와 같은 비율로 달라질 수 있음은 물론이다.
도 10은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 다단 복합재 충돌에너지 흡수장치를 도시한 측단면도이다.
본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 다단 복합재 충돌에너지 흡수장치(10)는 앞서 설명한 실시예와 동일한 형상과 구조를 가지되, 상기 보조 지지축(500)이 변형되며, 실린더(550)가 추가된 형태이다.
도 11, 도 10의 'A'부분의 도시한 부분 확대도와 도 12, 도 10의 'B'부분을 도시한 부분 확대도를 참고로 상기 보조 지지축(500)과 실린더(550)의 형상에 대하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.
상기 보조 지지축(500)은 앞서 설명한 실시예와 마찬가지로 길이조절 가능한 다단 형태로 형성되는데, 중공축(510)으로만 이루어진 앞서 설명한 실시예와 달리, 충격이 가해지는 일측 최 끝에 배치된 중공축은 중공축이 아닌 중실축(530)으로 형성된다. 이때, 상기 중실축(530)의 타단에는 고무패킹(미도시) 등이 추가로 삽입될 수 있다.
그리고 일측 최 끝단에 배치된 중실축(530)을 제외한 나머지 중공축(510)에는 길이방향을 따라 다수의 유통홀(511)이 형성되어, 중공축(510) 내부외부로 유체가 유통될 수 있게 형성된다.
이에 따라, 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 다단 복합재 충돌에너지 흡수장치(10)의 일단에 충격 하중이 가해지는 경우, 상기 중실축(530)은 타측으로 슬라이딩되며, 중실축(530)보다 타측에 위치한 중공축(510) 내부의 공기에 압력을 가해 상기 유통홀(511)을 통해 중공축(510) 내부의 공기가 외부로 유출되도록 한다.
한편, 타측 최 끝단에 배치된 중공축(510_a)에는 상기 중공축(510_1)을 감싸도록 형성되는 상기 실린더(550)가 더 마련된다.
이때, 상기 실린더(550)의 내경은 충분히 크게 형성하여, 실린더(550)의 내면이 상기 타측 최 끝단에 배치된 중공축(510_a)의 외면으로부터 이격되어, 타측 최 끝단에 배치된 중공축(510_a)의 외면과 실린더(550)의 내면 사이에 공간을 이루도록 형성함이 바람직하다.
상기 실린더(550) 내부에는 일정 수위 유체(1)가 수용되는데, 상기 타측 최 끝단에 배치된 중공축(510_a)에 형성된 유통홀(511_1)을 통해, 타측 최 끝단에 배치된 중공축(510_a) 내부에도 상기 유체(1)가 유입되어 수용됨은 물론이다.
이에 따라, 타측 최 끝단에 배치된 중공축(510_a)을 제외한 나머지 중공축(510) 및 중실축(530)이 충격 하중에 의하여 일측에서 타측으로 가압되면, 상기 타측 최 끝단에 배치된 중공축(510_a) 내부의 유체(1)는 유통홀(511_1)을 통하여 타측 최 끝단에 배치된 중공축(510_a)과 상기 실린더(550) 사이의 공간으로 유출되고, 상기 공간으로 유출된 유체(1)에 의하여 실린더(550) 내부에 수용된 유체(1)의 수위가 실린더(550)를 완전히 채우면, 유체(1)는 압축되며, 인가되는 하중의 충격 에너지를 흡수한다.
본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 복합재 충돌 에너지 흡수장치(11)는 상기 보조 지지축(500)의 형상과 실린더(550)의 구성을 통하여 충격 에너를 보다 효과적으로 흡수 할 수 있을 것이다.
끝으로, 앞서 설명한 본 발명의 실시예의 설명에는 복합재 튜브(300) 및 분리 디스크(130)가 다수개 마련되어 다단으로 마련된 형태만 설명하였지만, 경우에 따라 도 13에 도시된 바와 같이 한 쌍의 끝단 디스크(100) 사이에 복합재 튜브(300)가 마련되고, 상기 복합재 튜브(300)를 중심으로 다수개의 보조 지지축(500)이 마련된 형태로도 실시가 가능함은 물론이다.
본 발명의 상기한 실시 예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안 된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.
1: 유체
10, 11, 12: 다단 복합재 충돌에너지 흡수장치
100: 끝단디스크
101: 끼움홀
110: 연장부
130: 분리 디스크
300: 복합재 튜브
500: 보조 지지축
501: 보조링
510: 중공축
511: 유통홀
530: 중실축
550: 중공축
700: 복귀 스프링

Claims (13)

  1. 길이방향으로 가해지는 충격 하중을 흡수하기 위한 다단 복합재 충돌에너지 흡수장치에 관한 것으로,
    서로 이격되게 배치되는 한 쌍의 끝단 디스크;
    관 형태로 상기 끝단 디스크 사이에 배치된 복합재 튜브;
    길게 형성되며, 상기 끝단 디스크 사이에 상기 복합재 튜브를 중심으로 다수개가 배치되는 보조 지지축;을 포함하여, 상기 복합재 튜브의 좌굴현상을 방지하는 것을 특징으로 하는 다단 복합재 충돌에너지 흡수장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다단 복합재 충돌에너지 흡수장치는,
    한 쌍의 상기 끝단 디스크 사이에 적어도 하나 이상의 분리 디스크;가 더 마련되며,
    상기 복합재 튜브는,
    서로 이웃하게 배치된 상기 끝단 디스크와 분리 디스크 사이, 또는 서로 이웃하게 배치된 상기 분리 디스크 사이에 끼워져 다단으로 형성됨으로써 에너지 흡수 행정을 높인 것을 특징으로 하는 복합재 충돌 에너지 흡수장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 분리 디스크는,
    상기 보조 지지축이 끼워지는 끼움홀이 더 형성되고,
    상기 보조 지지축은 외력이 가해질 시, 각각의 상기 분리 디스크에 작용되는 모멘트를 지지하는 것을 특징으로 하는 복합재 충돌 에너지 흡수장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 보조 지지축은,
    적어도 일부가 길이조절 가능하도록 다단의 중공형태로 형성되어,
    상기 다단 복합재 충돌에너지 흡수장치에 압축하중이 발생 될 시, 그 길이가 줄어드는 것을 특징으로 하는 복합재 충돌 에너지 흡수장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복합재 충돌 에너지 흡수장치는,
    서로 이웃하게 배치된 상기 끝단 디스크와 분리 디스크 사이, 또는 서로 이웃하게 배치된 상기 분리 디스크 사이에 상기 보조 지지축을 감싸도록 형성되는 복귀스프링;이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 복합재 충돌 에너지 흡수장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 끝단 디스크 및 분리 디스크는,
    연접하도록 배치된 상기 복합재 튜브의 내측으로 소정길이 연장 형성되는 연장부가 더 형성된 것을 특징으로 하는 복합재 충돌 에너지 흡수장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 복합재 튜브의 단면 및 길이는,
    좌굴하중이 파단하중보다 크도록 하는 크기 및 길이인 것을 특징으로 하는 다단 복합재 충돌에너지 흡수장치.
  8. 제2항에 있어서,
    각각의 상기 복합재 튜브는,
    그 직경이 서로 다르게 형성된 것을 특징으로 하는 다단 복합재 충돌에너지 흡수장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 복합재 튜브는,
    섬유강화복합소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 복합재 충돌 에너지 흡수장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 복합재 튜브는,
    외면에 파단홈이 더 형성된 것을 특징으로 하는 복합재 충돌 에너지 흡수장치.
  11. 제4항에 있어서,
    상기 다단 복합재 충돌에너지 흡수장치는,
    상기 보조 지지축을 감싸도록 형성되며, 내부에 일정 수위의 유체가 수용되는 실린더가 더 포함되고,
    상기 보조 지지축은,
    그 길이방향을 따라 유통홀이 형성된 중공축과, 중실축으로 이루어져,
    상기 실린더 내부의 유체가 상기 유통홀을 통해 중공축 내외부로 유통할 수 있는 것을 특징으로 하는 복합재 충돌 에너지 흡수장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 실린더는,
    충격 하중이 직접적으로 가해지는 타측 끝단 디스크로부터 일정 길이 범위 이내에 형성되는 것을 특징으로 하는 복합재 충돌 에너지 흡수장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 다단 복합재 충돌에너지 흡수장치는,
    일측에서 타측으로 충격하중이 가해질 시, 상기 중실축이 상기 중공축 내부로 수용됨으로써, 상기 중공축 내부의 유체를 중공축 외부로 유출시켜 상기 실린더 내부에 수용된 유체의 수위가 실린더 내부를 완전히 채우고, 상기 실린더 내부의 유체는 상기 충격하중에 의해 압축되면 충격 에너지를 흡수하는 것을 특징으로 하는 복합재 충돌 에너지 흡수장치.
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