WO2010143826A2 - 압연관 표면 드래그에 의한 운동 마찰력과 압연력을 이용한 차량충격을 흡수하는 방법 및 이를 이용한 차량충격흡수장치 - Google Patents

압연관 표면 드래그에 의한 운동 마찰력과 압연력을 이용한 차량충격을 흡수하는 방법 및 이를 이용한 차량충격흡수장치 Download PDF

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허광용
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(주)임팩트블랙홀
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01F—ADDITIONAL WORK, SUCH AS EQUIPPING ROADS OR THE CONSTRUCTION OF PLATFORMS, HELICOPTER LANDING STAGES, SIGNS, SNOW FENCES, OR THE LIKE
    • E01F15/00—Safety arrangements for slowing, redirecting or stopping errant vehicles, e.g. guard posts or bollards; Arrangements for reducing damage to roadside structures due to vehicular impact
    • E01F15/14—Safety arrangements for slowing, redirecting or stopping errant vehicles, e.g. guard posts or bollards; Arrangements for reducing damage to roadside structures due to vehicular impact specially adapted for local protection, e.g. for bridge piers, for traffic islands
    • E01F15/145—Means for vehicle stopping using impact energy absorbers
    • E01F15/146—Means for vehicle stopping using impact energy absorbers fixed arrangements

Definitions

  • the present invention relates to a method of absorbing a kinetic friction force and a vehicle shock using the rolling force by dragging the surface of the rolling tube and a vehicle shock absorber using the same.
  • the surface of the soft rolled tube is made of hard material. Shock absorption method by absorbing the kinetic energy of the vehicle by the kinetic frictional force by dragging by the kinetic frictional induction bolt of the drag motion friction rolling force induction of 20g or less while maintaining the maximum deceleration speed and shock absorption using the same Relates to a device. This is to ensure that the rider's life is not fatal due to the maximum deceleration.
  • the motion friction induction bolt of the soft rolling tube and the drag motion friction rolling force guide of the hard material harmonize with each other to generate kinetic friction and rolling force, and the conventional shock absorbing method with the rear barrier fixed.
  • the conventional shock absorbing method in that it moves along the stopper length of the guide rail and the kinetic frictional force induced rolling tube is a new shock absorbing method.
  • the vehicle shock absorber of the present invention is installed at the front of the inlet of the overpass or the supporting piers of the overpass. It is possible to apply the same type of shock absorber to the roadside guardrail of a general road or highway.
  • the shock absorber installed on the road protects human life by gently maintaining the maximum deceleration (Ridedown Deceleration: -g) received by the vehicle and occupant while continuously absorbing the displacement while absorbing the dynamic kinetic energy of the vehicle. Facilities for.
  • the shock absorption of the shock absorbing facility is a mechanism that absorbs the shock as the speed V 1 of the vehicle collides with the shock absorbing facility and the speed V 1 becomes zero.
  • the shorter the time ⁇ t before the speed Vo of the vehicle becomes the speed V 1 0 after the collision, the shorter the displacement distance with respect to the impact amount. This is because the displacement distance is a physical quantity defined by the product of velocity and time.
  • THIV Theoretical Head Impact Velocity
  • PLD Post-impact Head Deceleration
  • THIV and PHD are indices for evaluating the risk of occupant impact when a vehicle crashes into a safety facility.
  • THIV Theoretical Head Impact Velocity
  • Figure 1 shows the relationship between the relative speed (Vo) of the occupant's head due to the deceleration of the vehicle.
  • C is the vehicle center point.
  • Cxy is the vehicle coordinate system, x is the transverse direction and y is the longitudinal direction.
  • the plane where the head of the occupant collides in the vehicle is considered perpendicular to the plane xy.
  • the flight distance from the initial head position to the collision surface is Dx in the longitudinal direction and Dy in the transverse direction.
  • the flight time of the head is the time hit at any one of the three virtual collision planes as shown in Figure 2.
  • Figure 3 shows an example of the deceleration of the occupant's head along with the time (sec) after a collision with a safety facility.
  • PHD 25g is the value exceeding the passenger safety index PHD ⁇ 20g in Table 1.
  • Passenger's safety index PHD is an evaluation index for deceleration
  • the shock absorbing method can be classified into a method of bending deformation and a method of reaction.
  • the bending deformation method is a method of absorbing shock as the shock absorbing device is broken, so the displacement length becomes longer, and thus the occupant's safety index due to the maximum deceleration satisfies the condition of PHD ⁇ 20g. However, once the shock is applied, the shock absorber cannot be reused.
  • the shock absorbing method of the applicant's Patent No. 0767954 is also a method by the bending deformation to absorb the shock while the shock absorbing device is broken.
  • the shock absorbing device of Patent No. 0765954 which is a unit absorbing member of the X type, is capable of effectively absorbing kinetic energy without significantly increasing the deceleration of the vehicle, the X type shock absorbing device deforms and destroys. This is a system that absorbs kinetic energy, so that once it is destroyed by a collision, it is impossible to reuse it again.
  • the shock absorbing device of Korean Patent No. 0765954 does not have a stopper length (S) at the rear end thereof, which may cause secondary accidents due to the remaining amount of kinetic energy.
  • the reaction method is a method of absorbing shock by the compression force of the spring.
  • the displacement length is inevitably limited, the displacement length is shorter than the method by the bending deformation, so the maximum deceleration rate is large, which may cause the PHD, which is the safety index of the occupant, to exceed the reference value.
  • the compressed spring acts as a repulsive force that reverses the vehicle's rushing direction while retaining the absorbed impact energy. This is a result of only changing the direction in the opposite direction of the vehicle rushing direction has a problem that the secondary accident of the occupant is caused to be fatal to the safety of the occupant.
  • kinetic frictional force The frictional force of an object that starts to move beyond its maximum static frictional force.
  • the kinetic friction is always less than the maximum static friction.
  • motion friction is determined by the vertical force (N) of the object and the motion friction coefficient ( ⁇ ') of the state of the plane, and thus has no relation to the speed of the object.
  • the present invention uses the kinetic frictional force and the rolling force of the soft rolling tube surface drag to smooth the maximum deceleration received by the vehicle and the occupant while the displacement is continuously secured while the dynamic kinetic energy of the vehicle is absorbed. Its purpose is to protect human life from catastrophic shocks by keeping PHD evaluation index on passenger safety index.
  • the maximum deceleration is less than 20g by the kinetic frictional force of the first drag motion frictional force induction port, and the motion friction greater than the first drag motion frictional force induction port is in the middle of the rolling tube
  • the second drag kinetic frictional force having a coefficient ( ⁇ 2 > ⁇ 1 ) causes the kinetic energy to be drastically reduced while the remaining amount of kinetic energy remains in the third drag kinetic frictional force installed at the stopper length (S).
  • S stopper length
  • the first drag motion frictional force guide and the second and third inserted into the displacement distance (D) and the stopper length (S) of the rolling tube Another object of the present invention is to enable the recycling of shock absorbers other than the damaged rolling tubes by pressing, cutting, and sliding the surfaces and edges of the rolling tubes by drag motion friction rolling force induction holes.
  • the present invention relates to a method of absorbing a vehicle impact by using a kinetic friction force and a rolling force by the drag of the rolling tube surface, and a vehicle shock absorber using the same.
  • the impact energy of the vehicle is primarily absorbed by dragging the tip barrier 50a and the first drag motion friction force (mu 1 ) guide port 40a sequentially inserted and installed at the tip portion of the soft rolled tube 10. Reduce the maximum deceleration while maintaining a gentle deceleration to be 20 g or less, and the leading end barrier 50a and the first drag motion friction force ( ⁇ 1 ) guide hole 40a which are being dragged are again in the middle part of the rolling tube 10.
  • ⁇ 1 is the first drag motion friction force ( ⁇ 1 ) guide port 40a is the motion friction coefficient
  • ⁇ 2 is the second, third drag motion friction rolling force ( ⁇ 2 ) guide port 40b (40c) Motion friction coefficient
  • the size of ⁇ 1 , ⁇ 2 is ⁇ 1 ⁇ 2 .
  • stopper bolts 16 protrude from the guide rails 10 having the stopper length S to absorb the remaining amount of kinetic energy. For the safety of the passengers to the last.
  • the kinetic frictional force induction rolling tube 20 of the soft material is installed in parallel to the guide rails 10, 10 to absorb the impact energy by kinetic friction and rolling force, so the installation of the kinetic frictional force induction rolling tube 20 If the position is the same as the shock absorbing method of the present invention, it does not matter whether it is installed inside or outside the guide rails 10 and 10, and the number does not matter whether it is one or more.
  • shock absorbing device that absorbs the kinetic energy of the vehicle while the barrier (barrier) is supported on the guide rail by a support rail wheel
  • the kinetic frictional force induction rolling tube 20 is installed in parallel with the guide rails 10 and 10, and the kinetic frictional force induction rolling tube 20 has a first drag motion frictional force induction port 50a and a second drag motion frictional rolling.
  • the third drag motion frictional force guide port 51c of the () is inserted to overlap the first drag motion frictional force guide port (40a) and the second, third drag motion frictional force guide port (40b) (40c) Absorb kinetic energy, but the first drag kinetic friction induction hole 40a is at the distal end of the displacement distance (D), the second drag kinetic frictional force induction hole (40b) is in the middle of the displacement distance (D), and 3 drag motion friction force induced pressure study (40c) is installed at the stopper length (S),
  • first drag motion frictional force guide hole (40a) is inserted into the movement friction induction bolt vertical bolt hole (44a) and the motion friction induction bolt (42a) is pressed, the second drag motion frictional rolling force induction hole (40b) and In the third drag motion friction rolling force induction hole 40c, the motion friction induction bolt edge bolt hole 44b and the motion friction induction bolt 42b are inserted, pressed, and cut.
  • the motion frictional induction bolts 42a and 42b of the first drag motion frictional force guide port 40a and the second and third drag motion frictional rolling force guide ports 40b and 40c are connected to the kinetic frictional force guided rolling tube 20.
  • the surface drag guide groove 21a and the edge drag guide groove 21b are formed to be deeper than the surface and the edge of the kinetic frictional force induced rolling tube 20. It is a vehicle shock absorber using.
  • the fixing hole 24a of the fastening plate 24 corresponds to the fixing bolt hole 29 of the support bracket 27 while being formed of the fixed plate 26 and the fastening hole 24b of the fastening plate 24 induces kinetic frictional force.
  • the flange of the guide rail 10 provided at the stopper length S, in which the intermediate barrier 50b and the front and rear barriers 50a and 50c are not provided, is provided with a stopper bolt hole 17 and the like.
  • the corresponding stopper bolt 16 protrudes.
  • a stopper 14 supported by the fixing plate 14a and the support bracket 14b is provided. In order to prevent the vehicle from crossing the stopper 14.
  • the kinetic frictional force induced pressure is caused by the rotation and pressurization of the kinetic frictional induction bolts 42a and 42b of the first dragging motion frictional force guide port 40a and the second and third dragging motion frictional rolling force guide ports 40b and 40c.
  • the size of the motion friction coefficient with the association 20 can be adjusted.
  • the present invention is a shock absorption method by the motion friction coefficient and the deceleration during the initial collision is to be maintained so that the first, second, third drag motion friction force induction holes 40a, 40b, 40c motion friction
  • the coefficient has a relationship of ⁇ 1 ⁇ 2 .
  • the adjustment of the magnitudes of the motion friction coefficients ⁇ 1 , ⁇ 2 , ⁇ 2 of the first drag motion frictional force guide port 40a and the second and third drag motion friction rolling force guide ports 40b, 40c It is characterized by being adjustable and adjustable by rotation and pressurization of (42a) and (42b).
  • the number of the first drag motion frictional force guide holes 40a and the second and third drag motion frictional force guide holes 40b and 40c inserted into the kinetic frictional force induction rolling tube 20 depend on the magnitude of the impact energy of the vehicle. You can choose accordingly.
  • the maximum deceleration between the vehicle and the shock absorber appears at the beginning of the collision, it should have a gentle motion friction coefficient ⁇ 1 so that the maximum deceleration is less than 20 g. Since the maximum depreciation rates, the last can not be even by increasing the dynamic friction coefficient ⁇ 2 than the dynamic friction coefficient ⁇ 1 exceeds the maximum depreciation rate. This is because the speed after the maximum deceleration is much smaller than the initial collision instantaneous speed.
  • the motion friction coefficient between the first drag motion frictional force guide hole 40a and the second and third drag motion frictional force guide holes 40b and 40c and the kinetic frictional force induced rolling tube 20 ⁇ 1 , ⁇ 2 , ⁇ 2 is the configuration to keep the maximum acceleration slowly.
  • the kinematic friction coefficient ⁇ 1 is a kinematic friction coefficient that forms with the surface portion of the kinematic frictional force induced rolling tube 20, and the kinematic frictional coefficient ⁇ 2 is kinematic frictional coefficient that forms with the edge of the kinematic frictional force induced rolling tube 20.
  • Kinetic friction induction bolts 42a and 42b are strong hard materials, whereas the kinetic frictional force induction rolling tube 20 is a soft material. If the kinetic frictional force induction rolling tube 20 is made of a strong hard material, it is torn by the kinetic friction induction bolts 42a and 42b which are strong hard materials. When the kinetic frictional force induction rolling tube 20 is torn, the maximum acceleration due to the kinetic frictional force is rapidly changed, which is fatal to the occupant.
  • the present invention seeks to smooth the maximum deceleration, so that the motion friction induction bolts 42a and 42b, which are strong hard materials, drag the kinetic frictional force induced rolling tube 20 made of a soft material.
  • the kinetic friction coefficient ⁇ 1 , ⁇ 2 must be maintained to absorb kinetic energy.
  • the movement frictional induction bolts 42a, 42b, 42c drag the surface and corner portions of the kinetic frictional force induction rolling tube 20 by dragging the movement frictional induction bolts 42a, 42b.
  • the motion friction induction bolt (42a) (42b) is a strong hard material and the motion friction force induction rolling tube 20 is a soft soft material and the motion friction induction bolt (42a) (42b)
  • the induction rolling tube 20 is a component configured to dig into the surface portion and the corner portion of the kinetic frictional force induction rolling tube 20 without tearing and continuously absorb the kinetic energy while allowing the surface to be cut thinly.
  • the present invention uses the kinetic frictional force of the soft rolling tube surface drag (drag) so that the displacement is continuously long while the dynamic kinetic energy of the vehicle is absorbed, so that the maximum deceleration received by the vehicle and the occupant is maintained smoothly.
  • the evaluation index of PHD is kept below 20g, which protects human life from catastrophic shock.
  • the first drag motion friction force ( ⁇ 1 ) is applied to the tip end of the rolling tube having the largest dynamic kinetic energy of the vehicle ( ⁇ 1 ) so that the maximum deceleration rate is 20g or less due to the kinetic friction force of the induction port, and then the first drag motion friction force ( ⁇ 1 )
  • the second drag kinetic friction force ( ⁇ 2 ) having a larger kinetic friction coefficient ( ⁇ 2 ) than that of the induction port causes the kinetic energy to be greatly reduced, while the remaining amount of kinetic energy remains at the stopper length (S).
  • the third drag motion friction rolling force ( ⁇ 2 ) installed in the configuration so that it is all absorbed by the induction port to protect the life from the deadly impact to the end.
  • the first drag motion frictional force ( ⁇ 1 ) and the second drag motion frictional force ( ⁇ 2 ) are provided at the displacement distance (D) of the rolling pipe, and the third drag motion frictional force ( ⁇ 2 ) is the stopper length. It is a structure that is inserted and installed in (S) to pressurize, cut, and slide the surface and corners of the soft rolled tube, so that it is an absorbing structure of kinetic energy caused by surface damage of the rolled tube. Reusable and economical.
  • the first and third drag motion friction induction guides, and the first drag motion friction induction hole 40a, and the second and third drag motion friction rolling are installed on the existing guide rails. Since only the force induction holes 40b and 40c need to be installed, the structure of the shock absorbing device is simple and easy to manufacture.
  • FIG. 1 is a perspective view of a vehicle shock absorber using kinetic frictional force due to the surface drag (drag) of the rolling tube of the present invention
  • FIG. 2 is a perspective view in which the front, rear and intermediate barriers of the present invention shock absorber are installed at the displacement distance D between the guide rail and the rolling tube.
  • FIG. 3 is a perspective view showing the position where the guide rail and the rolling tube of the present invention shock absorber is installed
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of “A” in FIG. 3.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view of “B” in FIG. 3.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view of a guide rail and a rolling tube of a vehicle shock absorber according to the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view showing the relationship between the first and second drag motion frictional force guide of the front and rear barriers of the vehicle shock absorber and the first drag motion frictional force guide inserted into the rolling tube.
  • FIG. 8 is a perspective view showing the state of the front and rear barriers of the vehicle shock absorber according to the present invention
  • FIG. 9 is an exploded perspective view of a rolling tube into which a first drag motion friction induction hole is inserted;
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the first drag motion frictional force guide port and the rolling tube of FIG.
  • FIG. 11 is a state diagram showing a first drag motion frictional force inducing tool dragging a rolling tube in a cross-sectional view of the coupling state of FIG. 10;
  • FIG. 12 is an exploded perspective view of a rolling tube into which second and third drag motion friction rolling force induction holes are inserted;
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of a state in which the second and third drag motion friction rolling force induction holes and the rolling tube of FIG. 12 are combined;
  • FIG. 14 is a perspective view showing another embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is an exploded perspective view showing the main configuration of FIG. 14 and FIG. 15, and an exploded view thereof.
  • the guide rails 10 and 10 and a kinetic frictional force induction rolling tube 20 are installed between the guide rails 10 and 10, and are divided into a displacement distance D and a stopper length S, but the front and rear barriers 50a. 50c and the intermediate barrier 50b are provided only at the displacement distance D, not at the stopper length S. As shown in FIG.
  • the support rails 52a, 52b and 52c of the front and rear barriers 50a and 50c and the intermediate barrier 50b are inserted and supported by the guide rail 10.
  • the first drag motion frictional force induction hole 40a and the second drag motion frictional force induction hole 40b are provided, and the stopper length S is the third drag motion.
  • the friction rolling force induction hole 40c is inserted.
  • the first drag motion frictional force guide port 51a of the front end barriers 50a and 50c is located in front of the first drag motion frictional force guide port 40a and the third drag motion of the rear end barrier 50c.
  • the friction rolling force guide port 51c is inserted in front of the third drag motion friction rolling force guide port 40c.
  • the first drag motion frictional force guide 51a of the front end barrier 50a pushes the first drag motion frictional force guide 40a, and then the second drag motion sequentially.
  • the third drag motion frictional rolling force induction hole 40c of the friction rolling force induction hole 40b and the rear barrier 50c is pushed.
  • the stopper length S is a section in which the kinetic frictional force due to the kinetic energy is changed to the maximum stop frictional force.
  • the stopper bolt 16 installed on the guide rail 10 is destroyed by the support rail wheels 52a, 52b, and 52c of the barrier in preparation for the remaining amount of kinetic energy. It is also desirable to absorb the residual amount of energy.
  • the motion frictional induction bolts 42a and 42b of the first drag motion frictional force guide port 40a and the second and third drag motion frictional rolling force guide ports 40b and 40c are connected to the kinetic frictional force guided rolling tube 20.
  • the cross section of the surface drag guide groove 21a and the edge drag guide groove 21b which are placed is as shown in FIG.
  • the motion friction inducing bolts 42a and 42b induce the kinetic frictional force while dragging the drag guide groove 21a and the edge drag guide groove 21b as shown in FIG. 2.
  • the drag trace remaining on the surface of the kinetic frictional force induction rolling tube 20 has a shape that is deeply cut into the inside as deep as the drag guide groove 21a and the edge drag guide groove 21b while the surface is not torn. , 12)
  • the depth of the drag groove formed on the surface of the kinetic frictional force induction rolling tube 20 can be adjusted by adjusting the screws of the kinetic friction inducing bolts 42a and 42b.
  • the motion friction coefficient ( ⁇ 1 ) by the surface drag guide groove 21a of the first drag motion friction force induction hole 40a is the edge drag of the second and third drag motion friction rolling force induction holes 40b and 40c. It is smaller than the coefficient of friction mu 2 due to the guide groove 21b. Since the third drag motion frictional force guide hole (40c) and the second drag motion frictional force guide device (40b) is the same configuration will be replaced by the second drag motion frictional force guide device (40b).
  • the guide rail 10 is firmly installed on the tip fixing plate 30a, the middle fixing plate 30b, and the rear fixing plate 30c having the fixed anchor hole 32.
  • the inclined rail 12 is fastened to the guide rail 10 by the fastening bolt 12a.
  • the kinetic frictional force induction rolling tube 20 is firmly fixed and installed by a support bracket 27, a fastening plate 24, a fixing bolt 28, and a fastening bolt 23 formed integrally with the connecting fixing plate 26. .
  • connection fixing plate 26 and the fixed anchor hole 32 of the tip fixing plate 30a are fixed by the anchor.
  • Reference numeral 24c denotes a buffer rubber plate.
  • a stopper 14 supported by the fixing plate 14a and the support bracket 14b is provided.
  • the fixing hole 142a of the fixing plate 14a and the fixing anchor hole 32 of the rear end fixing plate 30c are aligned with each other by anchors.
  • the front and rear barriers 50a and 50c and the intermediate barrier 50b are installed at the displacement distance D, and the first drag motion frictional force guide port 40a and the second drag motion frictional force In the state in which the guide hole 40b is inserted into the displacement distance D and the third drag motion friction rolling force guide hole 40c is inserted into the kinetic frictional force induction rolling tube 20 having the stopper length S, the side guide panel ( 60), front panel 62, rear panel 64, and upper panel 66 are installed.
  • the guiding frictional force induction rolling tube 20, 20 having the surface drag guide grooves 21a formed on both sides of the guide rail 10 is positioned and fixed by the height adjustment support base 70, but supporting the height adjustment.
  • the lower end of the support 70 is fixed to the fixing plate 30, the upper end is fixed to the support rail wheels 52, the lower end of the barrier 50 is welded firmly to the upper end of the support rail wheels 52 It is fixed, and the side surface of the support rail wheel 52 and the side surface of the drag motion frictional force guide port 40 inserted in the kinetic frictional force induction rolling tube 20 are welded and fixed to each other firmly.
  • the side guide panel or the wire cable support 502 is fixed to the side of the barrier 50.
  • the side guide panel or the wire cable support 502 is a member to which the side guide panel 60 or the wire cable 60a is attached and fixed. Since the side guide panel 60 or the wire cable 60a cannot be attached and fixed directly to the barrier 50, it serves as a medium member to fill the gap.
  • the side guide panel 60 or the wire cable 60a is provided only at the side of the road when it is installed at the tip of the guard rail, it is economical to omit one side. However, when installed at the tip of the guardrail for the median separator, it is preferable that the side guide panel 60 or the wire cable 60a is located at both sides.
  • the vehicle shock absorbing method and apparatus using the kinetic frictional force of the rolling tube surface drag of the present invention is not outside the same scope as the present invention as long as the shock absorbing concept is the same.

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Abstract

본 발명은 소프트 재질의 압연관 표면 드래그(drag)에 의한 운동 마찰력과 압연력을 이용하여 차량의 동적 운동에너지가 흡수되는 동안 변위(Displacement)가 지속적으로 길게 확보되면서 차량 및 탑승자가 받는 최대 감가속도를 완만하게 유지되도록 함으로써 PHD의 평가지수가 탑승자의 안전지수의 요건을 충족되게 하여 치명적인 충격으로부터 인명을 안전하게 보호하고자함에 그 목적이 있다. 이를 달성하기위한 구성은 차량의 동적 운동에너지가 가장 큰 압연관의 선단부에는 제1 드래그 운동마찰력 유도구의 운동 마찰력에 의하여 최대 감가속도가 20g이하가 되도록 한 후 압연관의 중간부에는 제1 드래그 운동마찰력 유도구보다 큰 운동마찰계수(μ2 > μ1)를 갖는 제2 드래그 운동마찰압연력 유도구에 의하여 운동에너지가 대폭 감소되게 하면서 아직 남아있는 운동에너지의 잔량은 스톱퍼 길이(S)에 설치된 제2, 제3 드래그 운동마찰압연력 유도구에 의하여 모두 흡수되도록 한 구성이다.

Description

압연관 표면 드래그에 의한 운동 마찰력과 압연력을 이용한 차량충격을 흡수하는 방법 및 이를 이용한 차량충격흡수장치
본 발명은 압연관 표면 드래그(drag)에 의한 운동 마찰력과 압연력을 이용한 차량충격을 흡수하는 방법 및 이를 이용한 차량충격흡수장치에 관한 것으로 이를 좀더 구체적으로 말하면, 소프트 재질의 압연관 표면을 하드재질의 드래그 운동마찰압연력 유도구의 운동마찰유도볼트에 의하여 드래그되게 함으로써 운동 마찰력에 의하여 차량의 운동에너지를 흡수하되 최대 감가속도가 완만하게 유지되게 하면서 20g이하가 되게 한 충격흡수방법 및 이를 이용한 충격흡수장치에 관한 것이다. 이는 최대 감가속도로 인하여 탑승자의 생명이 치명적이 되지 않도록 하기 위해서다.
운동 마찰 및 압연력에 의하여 최대 감가속도가 완만하게 유지되게 한 것이므로 종래의 굴곡에 의한 충격흡수방식과는 전혀 다른 새로운 개념의 충격흡수방식이다.
특히 소프트 재질의 압연관과 하드재질의 드래그 운동마찰압연력 유도구의 운동마찰유도볼트가 서로 조화를 이루면서 운동 마찰력 및 압연력을 발생시키고 있는 점과, 그리고 후면베리어가 고정된 종래의 충격흡수방식과 달리 가이드레일 및 운동 마찰력 유도 압연관의 스톱퍼 길이를 따라 이동한다는 점에서 종래의 충격흡수방식과는 전혀 다른 새로운 충격흡수방식이다.
본 발명의 차량충격 흡수장치는 고가도로의 입구나 고가도로의 지지교각 등의 전면에 설치된다. 일반도로나 고속도로의 노측용 가드레일에도 동일방식의 충격 흡수장치의 적용이 가능하다.
도로상에 설치되는 충격흡수시설은 차량의 동적 운동에너지를 흡수하는 동안 지속적으로 변위(Displacement)를 확보하여 차량 및 탑승자가 받는 최대 감가속도(Ridedown Deceleration : -g)를 완만하게 유지하여 인명을 보호하기위한 시설물이다.
일반적으로 충격흡수시설물의 충격흡수는 차량의 충돌 전 속도(Vo)가 충격흡수시설물에 충돌되어 속도(V1)가 0이 되면서 충격을 흡수하는 메카니즘이다.
감가속도(Deceleration)는 차량의 충돌 순간속도 Vo가 충돌 후 속도 V1 = 0가 되는데 걸리는 시간(Δt)에 따른 속도의 변화량(ΔV = V1-Vo)이다.
이를 수식으로 나타내면 감가속도 = ΔV/Δt 가 된다.
충돌 후의 속도 V1 = 0이므로 감가속도는 차량의 충돌 순간속도 Vo가 클수록, 시간(Δt)이 짧을수록 커진다.
또한 차량의 충돌 전 속도 Vo가 충돌후의 속도 V1 = 0이 되는데 걸리는 시간Δt가 짧을수록 충격량에 대한 변위거리(Displacement)도 짧아진다. 변위거리는 속도와 시간의 곱으로 정의되는 물리량이기 때문이다.
차량 및 탑승자가 받는 최대 감가속도(Ridedown Deceleration)가 기준치를 초과하게 되면 탑승자의 생명에 치명적이다. 탑승자의 머리(Head)가 차량내부 벽에 최대 감가속도로 부딪히게 되기 때문이다.
최대 감가속도로 인한 탑승자의 안전에 대한 평가는 THIV (Theoretical Head Impact Velocity)와 PHD(Post-impact Head Deceleration)에 의하여 평가되고 있다.
THIV와 PHD는 차량이 안전시설에 충돌했을 때 탑승자의 충격 위험도를 평가하기위한 지수이다.
이에 대한 탑승자 안전자수는 표1과 같다.
표1. 탑승자의 안전지수
Figure PCTKR2010003235-appb-I000001
탑승자의 안전을 위한 충격흡수시설은 표1의 THIV와 PHD의 조건을 만족하여야 한다.
가. THIV (Theoretical Head Impact Velocity)
그림1은 차량의 감속도로 인해 탑승자 머리(Head)가 갖는 상대적인 속도(Vo)와의 관계를 도시한 것이다.
차량이 안전시설물에 충돌하는 순간 차량은 병진운동을 하기 때문에 차량과 탑승자의 머리(Head)는 같은 평면상에서 일정속도 Vo를 갖는다.
Figure PCTKR2010003235-appb-I000002
C는 차량 중심점이다.
Cxy는 차량 좌표계로 x는 횡방향, y는 종방향을 나타낸다.
이때 탑승자 두부(Head)의 비행거리는 그림2와 같다.
Figure PCTKR2010003235-appb-I000003
차량 안에서 탑승자 두부(Head)가 충돌하는 면은 xy면에 수직하다고 본다.
그림2에서와 같이 최초 두부(Head)의 위치로부터 충돌면까지의 비행한 비행거리는 종방향 Dx, 횡방향 Dy이고, 그 표준값은 Dx = 0.6m, Dy = 0.3m이다.
두부(Head)의 비행시간은 그림 2에서와 같이 가상의 충돌면 3곳 가운데 어느 한 지점에 부딪친 시간이다.
나. PHD(Post-impact Head Deceleration)
그림3은 안전시설물 안전시설물에 충돌한 후 탑승자 머리(Head)의 감속도를 시간(sec)과 함께 일예를 보인 그래프이다.
그래프에 의하면 최대 감가속도는 충돌초기에 발생되고 그 값은 대략 PHD = 25g이다. g=9.8m/sec2이다. 탑승자 머리(Head)의 감속도 지수 PHD는 시간이 경과되면서 PHD = 0이 됨을 알 수 있다.
PHD = 25g는 표1의 탑승자 안전지수 PHD ≤ 20g를 초과한 값이다.
따라서 그림3의 안전시설물은 탑승자의 생명에 위험하다.
Figure PCTKR2010003235-appb-I000004
그림3. 시간(sec)에 따른 PHD관계
탑승자의 안전지수 PHD는 감가속도에 대한 평가지수이고, 탑승자의 안전지수 THIV는 속도에 대한 평가지수이다. 감가속도는 시간에 따른 속도의 변화량(= ΔV/Δt)이므로 PHD와 THIV는 감가속도와 속도와 동일한 관계이다.
종래기술의 충격흡수방식에 대한 문제점을 살펴보면 다음과 같다.
충격흡수방식은 굴곡변형에 의한 방식과 반작용에 의한 방식으로 구분할 수 있다.
굴곡변형에 의한 방식은 충격흡수장치가 부서지면서 충격을 흡수하는 방식이기 때문에 변위길이가 길어지게 되어 최대 감가속도로 인한 탑승자의 안전지수가 PHD ≤ 20g의 조건을 만족하게 되는 장점이 있다. 그러나 일단 충격이 가해진 상태에서는 충격흡수장치의 재사용이 불가능하다.
본 출원인의 등록특허 제0765954호의 충격흡수방식역시 충격흡수장치가 부서지면서 충격을 흡수하는 굴곡변형에 의한 방식이다.
X형태의 단위 흡수부재로 된 등록특허 제0765954호의 충격흡수장치는 자동차의 감속도(Deceleration)를 크게 증가시키지 않으면서 운동에너지를 효과적으로 흡수할 수 있는 것이라 하더라도 X형태의 충격완화장치가 변형ㆍ파괴됨으로써 운동에너지를 흡수하는 시스템이므로 일단 충돌에 의해 파괴된 이상 다시 재사용이 불가능한 것이 그 문제점이다.
여기에다 등록특허 제0765954호의 충격흡수장치에는 후단에 스톱퍼 길이(S)가 마련되어있지 않아 운동에너지의 잔량으로 인한 2차 사고의 염려가 있다.
반작용에 의한 방식은 스프링의 압축력으로 충격을 흡수하는 방식이다.
변위길이가 제한될 수밖에 없으므로 변위길이가 굴곡변형에 의한 방식보다 짧아 최대감가속도가 커서 탑승자의 안전지수인 PHD가 기준치를 초과할 우려가 있다.
또한 압축된 스프링은 흡수된 충격에너지를 그대로 지닌 채 차량의 돌진방향만 반대로 한 반발력으로 작용하게 된다. 이는 차량의 돌진방향과 정반대의 방향으로 방향만 바꾼 결과이어서 탑승자의 2차 사고가 유발되어 탑승자의 안전에 치명적이 되는 문제점이 있다.
한편 상기의 방식과는 달리 운동에너지를 흡수하는 방식으로 운동 마찰에 의한 방식을 생각해 볼 수 있다.
정지해 있던 물체에 힘(외력)을 가하게되면 물체가 움직이려고 한다. 막 움직이기 직전의 마찰력을 최대 정지 마찰력이라고 한다.
최대 정지 마찰력을 넘어서서 움직이기 시작한 물체의 마찰력을 운동 마찰력이라고 한다.
운동 마찰력은 항상 최대 정지 마찰력보다 작다.
운동마찰도 정지마찰과 마찬가지로 물체의 수직력(N)과, 그리고 면의 상태인 운동마찰계수(μ′)에 의하여 결정되므로 물체의 속도와는 관계가 없다.
본 발명은 소프트 압연관 표면 드래그(drag)에 의한 운동 마찰력과 압연력을 이용하여 차량의 동적 운동에너지가 흡수되는 동안 변위(Displacement)가 지속적으로 길게 확보되면서 차량 및 탑승자가 받는 최대 감가속도를 완만하게 유지되도록 함으로써 PHD의 평가지수가 탑승자의 안전지수에 있도록 하여 치명적인 충격으로부터 인명을 안전하게 보호하고자함에 그 목적이 있고,
차량의 동적 운동에너지가 가장 큰 압연관의 선단부에는 제1 드래그 운동마찰력 유도구의 운동 마찰력에 의하여 최대 감가속도가 20g이하가 되도록 한 후 압연관의 중간부에는 제1 드래그 운동마찰력 유도구보다 큰 운동마찰계수(μ2 > μ1)를 갖는 제2 드래그 운동마찰압연력 유도구에 의하여 운동에너지가 대폭 감소되게 하면서 아직 남아있는 운동에너지의 잔량은 스톱퍼 길이(S)에 설치된 제3 드래그 운동마찰압연력 유도구에 의하여 모두 흡수되도록 함에 다른 목적이 있으며,
압연관의 변위거리(D) 및 스톱퍼 길이(S)에 삽입된 제1 드래그 운동마찰력 유도구와 제2, 제3 드래그 운동마찰압연력 유도구에 의하여 압연관의 표면 및 모서리가 가압ㆍ절삭ㆍ슬라이드되게 함으로써 훼손된 압연관이외의 충격흡수장치에 대한 재활용이 가능하도록 함에 또 다른 목적이 있다.
본 발명은 압연관 표면 드래그(drag)에 의한 운동 마찰력과 압연력을 이용한 차량충격을 흡수하는 방법 및 이를 이용한 차량충격흡수장치에 관한 것이다.
먼저 압연관 표면 드래그(drag)에 의한 운동 마찰력을 이용한 차량충격을 흡수하는 방법의 구성을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
소프트재질의 압연관(10)의 선단부에 순차적으로 삽입ㆍ설치된 선단 배리어(50a)와 제1 드래그 운동마찰력(μ1) 유도구(40a)의 드래그에 의하여 차량의 충격에너지를 1차적으로 흡수ㆍ경감시키되 최대 감가속도가 완만하게 유지되면서 20g이하가 되도록 하고, 드래그가 진행 중인 선단 배리어(50a)와 제1 드래그 운동마찰력(μ1) 유도구(40a)가 다시 압연관(10)의 중간부에 설치된 제1 드래그 운동마찰력(μ1) 유도구(40a)보다 큰 운동마찰계수(μ2 > μ1)를 갖는 제2 드래그 운동마찰압연력(μ2) 유도구(40b)를 압연 드래그 되게 하여 2차적으로 운동에너지를 대폭 흡수ㆍ감소시키고, 드래그가 아직도 진행 중인 선단 배리어(50a)와 제1 드래그 운동마찰력(μ1) 유도구(40a) 및 제2 드래그 운동마찰압연력(μ2) 유도구(40b)가 다시 스톱퍼 길이(S)에 설치된 후단 배리어(50c)와 제3 드래그 운동마찰압연력(μ2) 유도구(40c)를 압연 드래그 되게 하면서 제1 드래그 운동마찰력 유도구(40a)와 제2, 제3 드래그 운동마찰압연력유도구(40b)(40c)의 운동마찰계수(μ1, μ2, μ2)가 합해진 상태에서 최종적으로 차량의 운동 마찰력이 0인 최대정지마찰력이 되게 함을 특징으로 하는 압연관 표면 드래그(drag)에 의한 운동 마찰력을 이용한 차량 충격을 흡수하는 방법이다.
여기서 μ1은 각 제1 드래그 운동마찰력(μ1) 유도구(40a)이 운동마찰계수이고, μ2는 제2, 제3 드래그 운동마찰압연력(μ2) 유도구(40b)(40c)의 운동마찰계수이다. μ1, μ2의 크기는 μ1 〈 μ2 이다.
여기에다 스톱퍼 길이(S)의 가이드레일(10)에는 다수의 스톱퍼 볼트(16)가 돌출되게 설치되어 남아있는 운동에너지의 잔량을 흡수하도록 한 구성이다. 탑승자의 최후까지의 안전을 위해서다.
또한 소프트재질의 운동 마찰력 유도 압연관(20)은 가이드레일(10)(10)에 평행되게 설치되어 운동마찰력 및 압연력에 의하여 충격에너지를 흡수하는 구조이므로 운동 마찰력 유도 압연관(20)의 설치위치는 본 발명의 충격흡수방식과 동일하다면 가이드레일(10)(10)의 내부에 설치되든 그 밖에 설치되든 상관이 없을 뿐만 아니라 그 개수에 있어서도 한 개이든 복수 개이든 상관이 없다.
다음으로 압연관 표면 드래그(drag)에 의한 운동 마찰력을 이용한 차량 충격흡수장치의 구성을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
배리어(barrier)가 지지레일바퀴에 의하여 가이드레일에 지지되면서 차량의 운동에너지를 흡수하는 충격흡수장치에 있어서
운동 마찰력 유도 압연관(20)이 가이드레일(10)(10)에 평행되게 설치되어있고, 운동 마찰력 유도 압연관(20)에는 제1 드래그 운동마찰력 유도구(50a), 제2 드래그 운동마찰압연력 유도구(40b), 제3 드래그 운동마찰압연력 유도구(40c)와, 그리고 선단 배리어(barrier)(50a)의 제1 드래그 운동마찰력 유도구 가이드(51a) 및 후단 배리어(barrier)(50c)의 제3 드래그 운동마찰압연력 유도구 가이드(51c)가 삽입되어 제1 드래그 운동마찰력 유도구(40a)와 제2, 제3 드래그 운동마찰압연력 유도구(40b)(40c)를 중첩시키면서 운동에너지를 흡수하되 제1 드래그 운동마찰력 유도구(40a)는 변위거리(D)의 선단부에, 제2 드래그운동마찰압연력 유도구(40b)는 변위거리(D)의 중간부에, 그리고 제3 드래그 운동마찰력 유도압연구(40c)는 스톱퍼 길이(S)에 설치되어있고,
또 제1 드래그 운동마찰력 유도구(40a)는 운동마찰유도볼트 수직 볼트공(44a)과 이에 운동마찰유도볼트(42a)가 삽입ㆍ가압되며, 제2 드래그운동마찰압연력 유도구(40b) 및 제3 드래그 운동마찰압연력 유도구(40c)는 운동마찰유도볼트 모서리 볼트공(44b)과 이에 운동마찰유도 볼트(42b)가 삽입ㆍ가압, 절삭되고,
제1 드래그 운동마찰력 유도구(40a)와 제2, 제3 드래그 운동마찰압연력 유도구(40b)(40c)의 운동마찰유도볼트(42a)(42b)가 운동 마찰력 유도 압연관(20)에 대응되는 위치에는 표면 드래그 유도홈(21a)과 모서리 드래그 유도홈(21b)이 운동 마찰력 유도 압연관(20)의 표면 및 모서리보다 깊게 형성됨을 특징으로 하는 압연관 표면 드래그(drag)에 의한 운동 마찰력을 이용한 차량 충격흡수장치이다.
여기에다 운동 마찰력 유도 압연관(20)의 설치구조에 대하여 설명하면 다음과 같다.
고정공(24a)과 체결공(24b)이 형성된 체결판(24)과 체결공(22)이 형성된 운동 마찰력 유도 압연관(20) 및 고정볼트공(29)이 형성된 지지브라켓(27)의 연결고정판(26)으로 형성되어있으면서 체결판(24)의 고정공(24a)은 지지브라켓(27)의 고정볼트공(29)과 대응되고 체결판(24)의 체결공(24b)은 운동 마찰력 유도 압연관(20)의 체결공(22)과 대응되며 고정볼트공(29)에는 고정볼트(28)에 의하여, 그리고 체결판(24)의 체결공(24b)에는 체결볼트(23)에 의하여 고정ㆍ체결된 구성이다.
또한 중간 배리어(barrier)(50b) 및 선ㆍ후단 배리어(barrier)(50a)(50c)가 설치되지 않는 스톱퍼 길이(S)에 설치된 가이드레일(10)의 플랜지에는 스톱퍼 볼트공(17)과 이에 대응되는 스톱퍼 볼트(16)가 돌출되게 설치된 구성이다.
돌출된 스톱퍼 볼트(16)와 배리어(barrier)(50a)(50b)(50c)의 지지레일바퀴(52a)(52b)(52c)가 스톱퍼 볼트(16)와 충돌하는 순간 스톱퍼 볼트(16)가 파괴되면서 운동에너지의 잔량을 흡수하도록 하기위해서다.
스톱퍼 길이(S)의 끝단이면서 가이드레일(10)의 끝단에는 고정판(14a)과 지지브라켓(14b)에 의하여 지지되는 스톱퍼(14)가 설치되어있다. 차량이 스톱퍼(14)를 넘어가지 않도록 하기위해서다.
제1 드래그 운동마찰력 유도구(40a)와 제2, 제3 드래그 운동마찰압연력 유도구(40b)(40c)의 운동마찰유도볼트(42a)(42b)의 회전ㆍ가압에 의하여 운동 마찰력 유도 압연관(20)과의 운동마찰계수의 크기조정이 가능한 구성이다.
본 발명은 운동마찰계수에 의한 충격흡수방법이고 초기 충돌시의 감가속도가 완만하게 유지되도록 한 것이므로 제1, 제2, 제3 드래그 운동마찰력 유도구(40a)(40b)(40c)의 운동마찰계수는 μ1 〈 μ2 의 관계를 갖는다.
제1 드래그 운동마찰력 유도구(40a)와 제2, 제3 드래그 운동마찰압연력 유도구(40b)(40c)의 운동마찰계수 μ1, μ2, μ2의 크기의 조정은 운동마찰유도볼트(42a)(42b)의 회전ㆍ가압에 의해 조정ㆍ가능한 것이 특징이다.
운동 마찰력 유도 압연관(20)에 삽입되는 제1 드래그 운동마찰력 유도구(40a)와 제2, 제3 드래그 운동마찰압연력 유도구(40b)(40c)의 개수는 차량의 충격에너지의 크기에 따라 선택이 가능하다.
한편 제1 드래그 운동마찰력 유도구(40a)와 제2, 제3 드래그 운동마찰압연력 유도구(40b)(40c)의 운동마찰계수 μ1, μ2, μ2와 운동 마찰력 유도 압연관(20)과의 관계에 대하여 설명하면 다음과 같다.
차량과 충격흡수장치와의 최대감가속도가 충돌초기에 나타나기 때문에 최대감가속도가 20g이하가 되도록 완만한 운동마찰계수μ1을 가져야한다. 최대감가속도가 지난 이후에는 운동마찰계수μ2를 운동마찰계수μ1보다 크게 하여도 최대감가속도를 초과될 수가 없다. 최대감가속도가 지난 이후의 속도는 초기의 충돌 순간속도보다 훨씬 작아졌기 때문이다.
본 발명은 제1 드래그 운동마찰력 유도구(40a)와 제2, 제3 드래그 운동마찰압연력 유도구(40b)(40c)와 운동 마찰력 유도 압연관(20)과의 운동마찰계수 μ1, μ2, μ2에 의하여 최대감가속도가 완만하게 유지되게 한 구성이다.
운동마찰계수μ1은 운동 마찰력 유도 압연관(20)의 표면부와 이루는 운동마찰계수이고, 운동마찰계수μ2는 운동 마찰력 유도 압연관(20)의 모서리부와 이루는 운동마찰계수이다.
운동마찰유도 볼트(42a)(42b)는 강한 하드(hard)재질임에 비해 운동 마찰력 유도 압연관(20)은 연한 소프트(soft)한 재질이다. 만약 운동 마찰력 유도 압연관(20)이 강한 하드재질로 되어있다면 강한 하드재질인 운동마찰유도 볼트(42a)(42b)에 의하여 찢어지게 된다. 운동 마찰력 유도 압연관(20)이 찢어지게 되면 운동 마찰력에 의한 최대감가속도가 급격하게 변하게 되기 때문에 탑승자에게 치명적이 된다. 본 발명이 추구하고자하는 것은 최대감가속도가 완만하게 되도록 하는 것이므로 강한 하드재질인 운동마찰유도 볼트(42a)(42b)가 연한 소프트 재질의 운동 마찰력 유도 압연관(20)을 드랙그(drag)되면서 운동마찰계수μ1, μ2가 지속되면서 운동에너지를 흡수해야한다.
운동 마찰력 유도 압연관(20)의 표면부 및 모서리부를 운동마찰유도 볼트(42a)(42b)(42c)가 드랙그(drag)한다는 의미는 운동마찰유도 볼트(42a)(42b)에 의하여 운동 마찰력 유도 압연관(20)이 찢어지지 않고 운동 마찰력 유도 압연관(20)의 표면부 및 모서리부를 파고들어가 그 표면을 얇게 절삭하면서 지속적으로 운동 마찰력을 일으키는 현상을 말한다.
이와 같이 본 발명은 운동마찰유도 볼트(42a)(42b)는 강한 하드재질이고 이에 비해 운동 마찰력 유도 압연관(20)은 연한 소프트한 재질이면서 운동마찰유도 볼트(42a)(42b)에 의하여 운동 마찰력 유도 압연관(20)이 찢어지지 않고 운동 마찰력 유도 압연관(20)의 표면부 및 모서리부를 파고들어가 그 표면을 얇게 절삭되게 하면서 지속적으로 운동에너지를 흡수하도록 한 구성이다.
본 발명은 소프트 압연관 표면 드래그(drag)에 의한 운동 마찰력을 이용하여 차량의 동적 운동에너지가 흡수되는 동안 변위(Displacement)가 지속적으로 길게 확보되면서 차량 및 탑승자가 받는 최대 감가속도를 완만하게 유지되도록 한 구성이므로 PHD의 평가지수가 20g이하로 유지되어 치명적인 충격으로부터 인명을 안전하게 보호되게 된다.
차량의 동적 운동에너지가 가장 큰 압연관의 선단부에는 제1 드래그 운동마찰력(μ1) 유도구의 운동 마찰력에 의하여 최대 감가속도가 20g이하가 되게 한 후 압연관의 중간부에는 제1 드래그 운동마찰력(μ1) 유도구보다 큰 운동마찰계수(μ2)를 갖는 제2 드래그 운동마찰압연력(μ2) 유도구에 의하여 운동에너지가 대폭 감소되게 하면서 아직 남아있는 운동에너지의 잔량은 스톱퍼 길이(S)에 설치된 제3 드래그 운동마찰압연력(μ2) 유도구에 의하여 모두 흡수되도록 한 구성이므로 치명적인 충격으로부터 인명이 끝까지 안전하게 보호된다.
제1 드래그 운동마찰력(μ1) 유도구와 제2 드래그 운동마찰압연력(μ2) 유도구는 압연관의 변위거리(D)에, 그리고 제3 드래그 운동마찰압연력(μ2) 유도구는 스톱퍼 길이(S)에 삽입ㆍ설치되어 소프트한 압연관의 표면부 및 모서리부를 가압ㆍ절삭ㆍ슬라이드되는 구성이므로 압연관의 표면훼손에 의한 운동에너지의 흡수구조이어서 훼손된 압연관만 교체하게 되면 충격흡수장치의 재사용이 가능하여 경제적이다.
운동마찰계수의 크기조정이 가능한 구조이므로 간단한 구조로 최적의 충격흡수장치의 제작이 용이하다.
기존의 가이드레일에다 운동 마찰력 유도 압연관을 설치하고 압연관에다 제1, 제3 드래그 운동마찰력 유도구 가이드와, 그리고 제1 드래그 운동마찰력 유도구(40a) 및 제2, 제3 드래그 운동마찰압연력 유도구(40b)(40c)만 설치하면 되는 구조이므로 충격흡수장치의 구조가 간단하고 제작이 용이하여 경제적인 유용한 발명이다.
[도1] 본 발명의 압연관 표면 드래그(drag)에 의한 운동 마찰력을 이용한 차량충격흡수장치의 사시도
[도2] 본 발명 차량충격흡수장치의 선ㆍ후단 및 중간 배리어가 가이드레일과 압연관의 변위거리(D)에 설치된 사시도
[도3] 본 발명 차량충격흡수장치의 가이드레일과 압연관이 설치된 위치를 보인사시도
[도4] [도3]의 “A”의 분해사시도
[도5] [도3]의 “B”의 분해사시도
[도6] 본 발명 차량충격흡수장치의 가이드레일과 압연관의 분해사시도
[도7] 본 발명 차량충격흡수장치의 선ㆍ후단 배리어의 제1, 제2 드래그 운동마찰력 유도구 가이드와 압연관에 삽입된 제1 드래그 운동마찰력 유도구와의 관계를 보인 사시도
[도8] 본 발명 차량충격흡수장치의 선ㆍ후단 배리어의 모습을 보인 사시도
[도9] 제1드래그 운동마찰력 유도구가 삽입되는 압연관과의 분해사시도
[도10] [도9]의 제1드래그 운동마찰력 유도구와 압연관이 결합된 상태 단면도
[도11] [도10]의 결합상태 단면도에서 제1드래그 운동마찰력 유도구가 압연관을 드래그한 흔적을 나타낸 상태도
[도12] 제2, 제3 드래그 운동마찰압연력 유도구가 삽입되는 압연관과의 분해사시도
[도13] [도12]의 제2, 제3 드래그 운동마찰압연력 유도구와 압연관이 결합된 상태 단면도
[도14][도15] 본 발명의 다른 실시예를 보인 사시도
[도16][도17] [도14][도15]의 주된 구성을 보인 확대사시도 및 그 분해도
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
10; 가이드레일(10), D; 변위거리, S; 스톱퍼 길이,
12; 경사레일, 12a; 체결볼트, 14; 스톱퍼, 14a; 고정판, 142a; 고정공, 14b; 브라켓, 16; 스톱퍼 볼트, 17; 스톱퍼 볼트공
20; 운동 마찰력 유도 압연관
21a; 표면 드래그 유도홈, 21b; 모서리 드래그 유도홈
22; 체결공, 23; 체결볼트, 24; 체결판, 24a; 체결공, 24b; 고정공, 24c; 완충고무판, 25; 보강판, 26; 연결고정판, 26a; 앵카공, 27; 지지브라켓, 28; 고정볼트, 29; 고정볼트공
30; 고정판
30a; 선단고정판
30b; 중간고정판
30c; 후단고정판
32; 고정앵카공
40; 드래그 운동마찰력 유도구
40a; 제1드래그 운동마찰력 유도구
42a; 운동마찰유도볼트
44a; 운동마찰유도볼트 수직 볼트공
40b; 제2 드래그 운동마찰력 유도구
42b; 운동마찰유도 볼트
44b; 운동마찰유도볼트 모서리 볼트공
40c; 제3 드래그 운동마찰력 유도구
50; 배리어barrier)
502; 측면 가이드 판넬 또는 와이어 케이블 지지대
52; 지지레일바퀴
50a; 선단 배리어(barrier)
51a; 제1 드래그 운동마찰력 유도구 가이드
52a; 선단 배리어(barrier) 지지레일바퀴
53a; 종방향 부재
54a; 횡방향 부재
55a; 수직부재
56a; 수평부재
57a; 경사 지지부재
58a; 지지부재
50b; 중간 배리어(barrier)
52b; 중간 배리어 지지레일바퀴
55b; 수직부재
56b; 수평부재
58b; 지지부재
50c; 후단 배리어(barrier)
51c; 제3 드래그 운동마찰력 유도구가이드
52c; 후단 배리어(barrier) 지지레일바퀴
53c; 종방향 부재
54c; 횡방향 부재
55c; 수직부재
56c; 수평부재
57c; 경사 지지부재
58c; 지지부재
60; 측면 가이드 판넬, 60a; 와이어 케이블
61; 체결볼트
62; 전면 판넬, 64; 후면 판넬, 66; 상부 판넬,
본 발명은 가이드레일(10)(10)과 그 중간에 운동 마찰력 유도 압연관(20)이 설치되고 변위거리(D)와 스톱퍼 길이(S)로 구분하되 선ㆍ후단 배리어(barrier)(50a)(50c)와 중간 배리어(barrier)(50b)는 변위거리(D)에만 설치되고 스톱퍼 길이(S)에는 설치되지 않는다.
선ㆍ후단 배리어(barrier)(50a)(50c)와 중간 배리어(barrier)(50b)의 지지레일바퀴(52a)(52b)(52c)가 가이드레일(10)에 삽입ㆍ지지되어있다.
운동 마찰력 유도 압연관(20)의 변위거리(D)에는 제1 드래그 운동마찰력 유도구(40a) 및 제2 드래그 운동마찰압연력 유도구(40b)가, 스톱퍼 길이(S)에는 제3 드래그 운동마찰압연력 유도구(40c)가 삽입되어있다.
선단 배리어(barrier)(50a)(50c)의 제1 드래그 운동마찰력 유도구 가이드(51a)는 제1 드래그 운동마찰력 유도구(40a)앞에, 그리고 후단 배리어(barrier)(50c)의 제3 드래그 운동마찰압연력 유도구 가이드((51c)는 제3 드래그 운동마찰압연력 유도구(40c)앞에 삽입되어 있다.
차량의 충격을 받게 되면 제일 먼저 선단 배리어(barrier)(50a)의 제1 드래그 운동마찰력 유도구 가이드(51a)가 제1 드래그 운동마찰력 유도구(40a)를 밀게 되고 그 후 순차적으로 제2 드래그 운동마찰압연력 유도구(40b)와 후단 배리어(barrier)(50c)의 제3 드래그 운동마찰압연력 유도구(40c)를 밀게 된다.
이 과정에서 제1 드래그 운동마찰력 유도구(40a) 및 제2, 제3 드래그 운동마찰압연력 유도구(40b)(40c)가 드래그되면서 운동 마찰력에 의하여 운동에너지를 흡수하게 된다. 스톱퍼 길이(S)는 운동에너지에 의한 운동 마찰력이 최대정지마찰력으로 바뀌는 구간으로 운동 마찰력이 0인 구간이다.
탑승자의 안전을 위해 운동에너지의 잔량이 조금이라도 남아있을 것에 대비하여 가이드레일(10)에 설치된 스톱퍼 볼트(16)를 배리어의 지지레일바퀴(52a)(52b)(52c)에 의해 파괴되도록 하면서 운동에너지의 잔량을 흡수하도록 하는 것도 바람직하다.
제1 드래그 운동마찰력 유도구(40a)와 제2, 제3 드래그 운동마찰압연력 유도구(40b)(40c)의 운동마찰유도볼트(42a)(42b)가 운동 마찰력 유도 압연관(20)에 놓이는 표면 드래그 유도홈(21a)과 모서리 드래그 유도홈(21b)의 단면은 도2와 같다. 운동마찰유도볼트(42a)(42b)가 드래그 유도홈(21a)과 모서리 드래그 유도홈(21b)을 드래그하면서 운동 마찰력을 유발하는 하는 형상은 도2와 같다. 운동 마찰력 유도 압연관(20)의 표면에 남은 드래그흔적은 표면이 얇게 절삭되면서 찢어지지 않은 상태에서 드래그 유도홈(21a)과 모서리 드래그 유도홈(21b)만큼 깊게 내부로 들어간 형상이다.(도9, 12참조)
운동 마찰력 유도 압연관(20)의 표면에 형성된 드래그 홈의 깊이는 운동마찰유도볼트(42a)(42b)의 나사조정에 의하여 조정이 가능하다.
여기서 제1 드래그 운동마찰력 유도구(40a)의 표면 드래그 유도홈(21a)에 의한 운동마찰계수(μ1)는 제2, 제3 드래그 운동마찰압연력 유도구(40b)(40c)의 모서리 드래그 유도홈(21b)에 의한 마찰계수(μ2)보다 작다. 제3 드래그 운동마찰력 유도구(40c)와 제2 드래그 운동마찰압연력 유도구(40b)가 동일한 구성이므로 제2 드래그 운동마찰압연력 유도구(40b)로 그 설명을 대신하기로 한다.
가이드레일(10)은 고정앵카공(32)을 갖는 선단고정판(30a), 중간고정판(30b), 후단고정판(30c)위에 견고하게 설치된다. 경사레일(12)은 체결볼트(12a)에 의하여 가이드레일(10)앞에 체결되어있다.
운동 마찰력 유도 압연관(20)은 연결고정판(26)과 일체로 형성된 지지브라켓(27)과 체결판(24)과 고정볼트(28) 및 체결볼트(23)에 의하여 견고하게 고정ㆍ설치되어있다.
연결고정판(26)의 앵카공(26a)과 선단고정판(30a)의 고정앵카공(32)을 일치시킨 상태에서 앵카에 의하여 고정된다. 도면부호 24c는 완충고무판이다.
스톱퍼 길이(S)의 끝단이면서 가이드레일(10)의 끝단에는 고정판(14a)과 지지브라켓(14b)에 의하여 지지되는 스톱퍼(14)가 설치되어있다. 고정판(14a)의 고정공(142a)과 후단고정판(30c)의 고정앵카공(32)을 일치시킨 상태에서 앵카에 의하여 고정된다.
선ㆍ후단 배리어(barrier)(50a)(50c)와 중간 배리어(barrier)(50b)를 변위거리(D)에 설치하고 또 제1 드래그 운동마찰력 유도구(40a) 및 제2 드래그 운동마찰압연력 유도구(40b)를 변위거리(D)에, 그리고 제3 드래그 운동마찰압연력 유도구(40c)를 스톱퍼 길이(S)의 운동 마찰력 유도 압연관(20)에 삽입한 상태에서 측면 가이드 판넬(60), 전면 판넬(62), 후면 판넬(64), 상부 판넬(66)을 설치한다.
한편, 본 발명의 압연관 표면 드래그(drag)에 의한 운동 마찰력을 이용한 차량 충격흡수장치의 다른 실시예로서 가이드 레일(10)과 운동 마찰력 유도 압연관(20)의 위치만 바꿔놓은 것으로 도로노견의 가드레일의 선단이나 중앙분리대의 선단설치에 아주 적합하다.(도14, 15, 16, 17참조)
압연관 표면 드래그(drag)에 의한 운동 마찰력을 이용한 충격흡수개념은 동일하다.
도14, 15, 16, 17을 중심으로 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
가이드 레일(10)을 중심으로 양측에 표면 드래그 유도홈(21a)이 형성된 운동 마찰력 유도 압연관(20)(20)이 위치되고, 높이조절 지지받침구(70)에 의하여 이를 고정하되 높이조절 지지받침구(70)의 하단부는 고정판(30)에 고정되어있으며, 그 상단부는 지지레일 바퀴(52)에 고정되어있고, 배리어(50)의 하단이 지지레일 바퀴(52)의 상단에 견고하게 용접ㆍ고정되어있으며, 지지레일 바퀴(52)의 측면과 운동 마찰력 유도 압연관(20)에 삽입된 드래그 운동마찰력 유도구(40)의 측면이 서로 견고하게 용접ㆍ고정되어있는 구성이다.
배리어(50)의 측면에는 측면 가이드 판넬 또는 와이어 케이블 지지대(502)가 고정되어있다. 측면 가이드 판넬 또는 와이어 케이블 지지대(502)는 측면 가이드 판넬(60) 또는 와이어 케이블(60a)이 부착ㆍ고정되는 부재이다. 측면 가이드 판넬(60) 또는 와이어 케이블(60a)이 직접 배리어(50)에 부착ㆍ고정될 수가 없기 때문에 간격을 메우는 매개부재로서 역할을 한다.
그 이외의 도면부호는 기본구성과 동일하고 그 기능도 동일하므로 이에 대한 설명은 위에서 설명한 것으로 대체하기로 한다.
노견용 가드레일의 선단에 설치할 경우 측면 가이드 판넬(60) 또는 와이어 케이블(60a)은 도로 측에만 있으면 되므로 한 쪽을 생략하는 것이 경제적이다. 그러나 중앙분리대용 가드레일의 선단에 설치하는 경우에는 측면 가이드 판넬(60) 또는 와이어 케이블(60a)이 양 측면에 모두 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 압연관 표면 드래그(drag)에 의한 운동 마찰력을 이용한 차량 충격흡수방법 및 장치는 그 충격흡수개념이 동일하다면 이는 본 발명과 동일한 범주를 벗어나는 아니다.

Claims (12)

  1. 소프트재질의 압연관(10)의 선단부에 순차적으로 삽입ㆍ설치된 선단 배리어(50a)와 제1 드래그 운동마찰력(μ1) 유도구(40a)의 드래그에 의하여 차량의 충격에너지를 1차적으로 흡수ㆍ경감시키되 최대 감가속도가 완만하게 유지되면서 20g이하가 되도록 하고, 드래그가 진행 중인 선단 배리어(50a)와 제1 드래그 운동마찰력(μ1) 유도구(40a)가 다시 압연관(10)의 중간부에 설치된 제1 드래그 운동마찰력(μ1) 유도구(40a)보다 큰 운동마찰계수(μ2 > μ1)를 갖는 제2 드래그 운동마찰압연력(μ2) 유도구(40b)를 압연 드래그 되게 하여 2차적으로 운동에너지를 대폭 흡수ㆍ감소시키고, 드래그가 아직도 진행 중인 선단 배리어(50a)와 제1 드래그 운동마찰력(μ1) 유도구(40a) 및 제2 드래그 운동마찰압연력(μ2) 유도구(40b)가 다시 스톱퍼 길이(S)에 설치된 후단 배리어(50c)와 제3 드래그 운동마찰압연력(μ2) 유도구(40c)를 압연 드래그 되게 하면서 제1 드래그 운동마찰력 유도구(40a) 및 제2, 제3 드래그 운동마찰압연력유도구(40b)(40c)의 운동마찰계수(μ1, μ2, μ2)가 합해진 상태에서 최종적으로 차량의 운동 마찰력이 0인 최대정지마찰력이 되게 함을 특징으로 하는 압연관 표면 드래그(drag)에 의한 운동 마찰력을 이용한 차량 충격을 흡수하는 방법
  2. 청구항 1항에 있어서
    운동마찰유도 볼트(42a)(42b)는 강한 하드재질로 되어있으면서 운동 마찰력 유도 압연관(20)은 연한 소프트한 재질로 되어있고, 운동마찰유도 볼트(42a)(42b)의 드래그에 의하여 운동 마찰력 유도 압연관(20)이 찢어지지 않고 운동 마찰력 유도 압연관(20)의 표면부 및 모서리부를 파고들어가 그 표면을 얇게 압연 절삭되면서 운동에너지가 지속적으로 흡수됨을 특징으로 하는 압연관 표면 드래그(drag)에 의한 운동 마찰력을 이용한 차량충격을 흡수하는 방법
  3. 청구항 1항 또는 제2항에 있어서
    스톱퍼 길이(S)의 가이드레일(10)에 다수의 스톱퍼 볼트(16)를 돌출되게 설치하여 운동에너지의 잔량이 모두 흡수되게 함을 특징으로 하는 압연관 표면 드래그(drag)에 의한 운동 마찰력을 이용한 차량충격을 흡수하는 방법
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서
    운동 마찰력 유도 압연관(20)의 표면과, 그리고 제1 드래그 운동마찰력 유도구(40a) 및 제2, 제3 드래그 운동마찰압연력 유도구(40b)(40c)가 이루는 운동마찰계수 μ1, μ2, μ3의 크기를 운동마찰유도볼트(42a)(42b)의 회전ㆍ가압에 의하여 조정ㆍ가능하도록 함을 특징으로 하는 압연관 표면 드래그(drag)에 의한 운동 마찰력을 이용한 차량충격을 흡수하는 방법
  5. 배리어(barrier)가 지지레일바퀴에 의하여 가이드레일에 지지되면서 차량의 운동에너지를 흡수하는 충격흡수장치에 있어서
    운동 마찰력 유도 압연관(20)이 가이드레일(10)(10)에 평행되게 설치되어있고, 운동 마찰력 유도 압연관(20)에는 제1 드래그 운동마찰력 유도구(50a), 제2 드래그 운동마찰압연력 유도구(40b), 제3 드래그 운동마찰압연력 유도구(40c)와, 그리고 선단 배리어(barrier)(50a)의 제1 드래그 운동마찰력 유도구 가이드(51a) 및 후단 배리어(barrier)(50c)의 제3 드래그 운동마찰압연력 유도구 가이드(51c)가 삽입되어 제1 드래그 운동마찰력 유도구(40a)와 제2, 제3 드래그 운동마찰압연력 유도구(40b)(40c)를 중첩시키면서 운동에너지를 흡수하되 제1 드래그 운동마찰력 유도구(40a)는 변위거리(D)의 선단부에, 제2 드래그운동마찰압연력 유도구(40b)는 변위거리(D)의 중간부에, 그리고 제3 드래그 운동마찰력 유도압연구(40c)는 스톱퍼 길이(S)에 설치되어있고,
    또 제1 드래그 운동마찰력 유도구(40a)는 운동마찰유도볼트 수직 볼트공(44a)과 이에 운동마찰유도볼트(42a)가 삽입ㆍ가압되며, 제2 드래그운동마찰압연력 유도구(40b) 및 제3 드래그 운동마찰압연력 유도구(40c)는 운동마찰유도볼트 모서리 볼트공(44b)과 이에 운동마찰유도 볼트(42b)가 삽입ㆍ가압, 절삭되고,
    제1 드래그 운동마찰력 유도구(40a)와 제2, 제3 드래그 운동마찰압연력 유도구(40b)(40c)의 운동마찰유도볼트(42a)(42b)가 운동 마찰력 유도 압연관(20)에 대응되는 위치에는 표면 드래그 유도홈(21a)과 모서리 드래그 유도홈(21b)이 운동 마찰력 유도 압연관(20)의 표면 및 모서리보다 깊게 형성됨을 특징으로 하는 압연관 표면 드래그(drag)에 의한 운동 마찰력을 이용한 차량 충격흡수장치
  6. 제5항에 있어서
    고정공(24a)과 체결공(24b)이 형성된 체결판(24)과 체결공(22)이 형성된 운동 마찰력 유도 압연관(20) 및 고정볼트공(29)이 형성된 지지브라켓(27)의 연결고정판(26)으로 형성되어있으면서 체결판(24)의 고정공(24a)은 지지브라켓(27)의 고정볼트공(29)과 대응되고 체결판(24)의 체결공(24b)은 운동 마찰력 유도 압연관(20)의 체결공(22)과 대응되며 고정볼트공(29)에는 고정볼트(28)에 의하여, 그리고 체결판(24)의 체결공(24b)에는 체결볼트(23)에 의하여 고정ㆍ체결됨을 특징으로 하는 압연관 표면 드래그(drag)에 의한 운동 마찰력을 이용한 차량충격흡수장치
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서
    중간 배리어(barrier)(50b) 및 선ㆍ후단 배리어(barrier)(50a)(50c)가 설치되지 않는 스톱퍼 길이(S)에 가이드레일(10)의 플랜지에 천공된 스톱퍼 볼트공(17)에 스톱퍼 볼트(16)를 돌출되게 설치함을 특징으로 하는 압연관 표면 드래그(drag)에 의한 운동 마찰력을 이용한 차량충격흡수장치
  8. 제5항 또는 제6항에 있어서
    제1 드래그 운동마찰력 유도구(40a)와 제2, 제3 드래그 운동마찰압연력 유도구(40b)(40c)의 운동마찰유도볼트(42a)(42b)의 회전ㆍ가압에 의하여 운동 마찰력 유도 압연관(20)과의 운동마찰계수의 크기조정이 가능함을 특징으로 하는 압연관 표면 드래그(drag)에 의한 운동 마찰력을 이용한 차량충격흡수장치
  9. 제5항 또는 제6항에 있어서
    스톱퍼 길이(S)의 끝단이면서 가이드레일(10)의 끝단에 고정판(14a)과 지지브라켓(14b)에 의하여 지지되는 스톱퍼(14)가 설치됨을 특징으로 하는 압연관 표면 드래그(drag)에 의한 운동 마찰력을 이용한 차량충격흡수장치
  10. 제5항 또는 제6항에 있어서
    운동 마찰력 유도 압연관(20)에 삽입되는 제1 드래그 운동마찰력 유도구(40a) 및 제2, 제3 드래그 운동마찰압연력 유도구(40b)(40c)의 개수는 차량의 충격에너지의 크기에 따라 선택이 가능함을 특징으로 하는 압연관 표면 드래그(drag)에 의한 운동 마찰력을 이용한 차량충격흡수장치
  11. 가이드 레일(10)을 중심으로 양측에 표면 드래그 유도홈(21a)이 형성된 운동 마찰력 유도 압연관(20)(20)이 위치되고, 높이조절 지지받침구(70)에 의하여 이를 고정하되 높이조절 지지받침구(70)의 하단부는 고정판(30)에 고정되어있으며, 그 상단부는 지지레일 바퀴(52)에 고정되어있고, 배리어(50)의 하단이 지지레일 바퀴(52)의 상단에 견고하게 용접ㆍ고정되어있으며, 지지레일 바퀴(52)의 측면과 운동 마찰력 유도 압연관(20)에 삽입된 드래그 운동마찰력 유도구(40)의 측면이 서로 견고하게 용접ㆍ고정되어있음을 특징으로 하는 압연관 표면 드래그(drag)에 의한 운동 마찰력을 이용한 차량충격흡수장치
  12. 제11항에 있어서
    배리어(50)의 측면에 와이어 케이블 지지대(502)를 부착하고 와이어 케이블(60a)을 종방향으로 평행되게 설치함을 특징으로 하는 압연관 표면 드래그(drag)에 의한 운동 마찰력을 이용한 차량충격흡수장치
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