KR101289820B1

KR101289820B1 - 이중패드 면진장치

Info

Publication number: KR101289820B1
Application number: KR1020130024392A
Authority: KR
Inventors: 김성규; 방인석
Original assignee: (주)알티에스
Priority date: 2013-03-07
Filing date: 2013-03-07
Publication date: 2013-07-26

Abstract

면진장치 전체의 두께를 기존의 것에 비해 작게 만들 수 있고, 수평탄성기구가 베어링 블록에 직접적으로 접촉되지 않기 때문에 수평력 및 수직하중에 의한 지압응력의 안정성이 뛰어난 면진장치가 개시된다. 상기 면진장치는 하부플레이트, 상기 하부플레이트 상에 설치된 제1탄성패드, 상기 제1탄성패드 상에 설치된 중간플레이트, 상기 중간플레이트 상에 설치된 제2탄성패드, 상기 제2탄성패드 상에 설치되고 상면에 미끄럼접촉면을 갖는 베어링 블록, 상기 하부플레이트에 대한 상기 베어링 블록의 경사는 허용하고, 상기 하부플레이트에 대한 상기 베어링 블록의 수평이동은 제한하는 전단핀, 상기 베어링 블록의 미끄럼운동을 허용하는 상부플레이트, 상기 상부플레이트에서 상기 하부플레이트를 향해 각각 돌출되어 상기 중간플레이트와 간격을 두고 마주보고 배치되는 부분을 가지는 가이드 및 상기 중간플레이트와 상기 가이드 사이에 개재된 수평탄성기구를 포함하는 구성을 가진다.

Description

이중패드 면진장치{Isolator with double pads}

본 발명은 면진장치의 개선에 관한 것으로, 특히 탄성패드와 수평탄성기구를 가지는 면진장치의 개선에 관한 것이다.

일반적으로, 탄성패드와 수평탄성기구를 가지는 면진장치는 교각 등의 하부구조물 상에 고정되는 하부플레이트, 교량 상판 등의 상부구조물 저면에 고정되며 좌우 또는 전후 또는 전후좌우 가장자리에서 하방으로 연장된 가이드가 설치되어 있는 상부플레이트, 하부플레이트 상에 설치되는 탄성패드, 탄성패드 위에 설치되며 핀을 통해 하부구조물에 대한 경사는 허용되고 수평변위는 허용되지 않으면서 상부플레이트의 저면에 미끄럼접촉되어 상부플레이트의 수평변위는 허용하는 베어링 블록 및 베어링 블록과 가이드 사이에 설치된 수평탄성기구로 이루어져 있다.

도 1과 2를 참조하여 종래의 면진장치를 설명한다.

도 1은 탄성패드와 수평탄성기구를 가지는 종래의 면진장치의 일례를 나타낸 단면도이고, 도 2는 탄성패드와 수평탄성기구를 가지는 종래의 면진장치의 다른 예를 나타낸 단면도이다.

도 1과 2에 도시된 종래의 면진장치(100)는 교각 등의 하부구조물(10)에 기초너트(112)와 볼트(114)를 통해 고정된 하부플레이트(110)와 용접 등에 의해 교량 상판 등의 상부구조물(20)의 저면에 고정되는 상부플레이트(120)를 구비한다.

하부플레이트(110)의 중앙부에는 핀홈(112)이 설치되어 있다. 이 하부플레이트(110) 위에는 폴리우레탄으로 된 탄성패드(130)가 설치되어 있고, 그 위에 베어링 블록(140)이 설치되어 있다. 베어링 블록(140)의 상면은 상부플레이트(120)의 저면에 슬라이딩 가능케 접촉되어 있고, 저면에는 핀(142)이 고정되어 있다. 핀(142)은 탄생패드(130)를 관통하여 하단이 핀홈(112)에 삽입되어 있다.

또한, 상부플레이트(120)의 양측 가장자리에는 하방으로 돌출된 가이드(122)가 설치되어 있다.

베어링 블록(140)과 가이드(122) 사이에는 수평탄성기구(150)가 장착되어 있다. 이 수평탄성기구(150)는 수평방향으로 신축 가능한 폴리우레탄으로 된 수평탄성체(151)와 수평탄성체(151)를 수평으로 관통하는 축부재(152)와 축부재(152)의 일단부에 설치된 미끄럼접촉단부(153)로 이루어져 있다. 이러한 수평탄성기구(150)는 도 1에 나타낸 바와 같이 베어링 블록(140)의 측면에 축공(144)을 형성하여 베어링 블록(140)에 설치한 상태에서 가이드(122)의 내면에 미끄럼접촉되게 하거나, 도 2에 나타낸 바와 같이 가이드(122)에 축공(124)을 형성하여 가이드(122)에 설치한 상태에서 베어링 블록(140)의 외면에 미끄럼접촉되게 설치할 수 있다.

상기와 같은 종래의 면진장치와 관련된 기술은 실용신안등록번호 20-026249호(발명자: 조영철, 등록일: 2002년 1월 16일), "큰 수직완충력을 갖는 교좌장치"의 등록공보에도 더 자세히 개시되어 있다.

본 발명자는 도 1과 2에 나타낸 바와 같은 종래의 면진장치에는 다음과 같은 단점이 생길 수 있음을 알아차렸다.

도 1과 2에 나타낸 바와 같은 종래의 면진장치(100)에 설치된 수평탄성체(151)는 압축될 때 가운데가 볼록해지기 때문에 수평탄성체(151)의 상하로는 볼록해지는 부분을 수용할 수 있는 여유 공간을 반드시 만들어주어야 한다. 이 때문에 베어링 블록(140)은 수평탄성체(151)가 수축 시 볼록해지는 부분이 상부플레이트(120)에 간섭되지 않도록 충분히 두껍게 만들어져야 한다. 이러한 베어링 블록(140)은 두꺼운 재료를 이용하여 만들거나 일반 두께의 철판을 용접하여 박스형태로 만들어야 한다.

두꺼운 재료는 특수 용도로 제한적으로 만들어지기 때문에 단가가 비싸고, 철판을 이용해 박스형태의 베어링 블록으로 만드는 데에는 인력과 시간이 많이 소요된다. 뿐만 아니라, 종래 면진장치(100)의 베어링 블록(140)은 상부구조물(20)을 지지하는 높이가 높아져서 안정성에 측면에서 부정적이다.

그리고 종래 면진장치(100)의 베어링 블록(140)은 무게가 많이 나가기 때문에 이동 및 제작이 어렵고 힘이 많이 든다.

또한, 종래 면진장치(100)에서는 수평탄성기구(150)가 상부플레이트(120)와 미끄럼접촉되는 베어링 블록(140)에 설치되어 있어 미끄럼운동 하는 과정 중에 수평탄성체(151)에 작용하는 압축력이 직접 베어링 블록(140)에 작용하기 때문에 상부플레이트(120)의 슬라이딩이 불안정할 수 있다.

한편, 위에서 설명한 바와 같은 종래의 면진장치(100)에서, 상부구조물(20)의 경사를 감안하지 않고 탄성패드(130)를 두께를 얇게 만드는 경우 하방으로 돌출된 가이드(122)가 하부플레이트(110)에 접촉되어 파손될 수 있다. 이를 피하기 위해 탄성패드(130)는 상부구조물(20)의 허용경사를 감안하여 충분히 두껍게 만들어 져야 한다.

탄성패드(130)의 두께가 두꺼워지는 경우 안정성이 떨어지고 상부구조물에 의해 압축 시 옆으로 퍼지는 양이 많아지고, 상하 신축량도 커지므로 설계하기도 까다롭다.

본 발명의 목적은 베어링 블록의 제작에 비용이 적게 들어가고 종래의 것에 비해 높이를 낮게 만들 수 있어 안정적인 면진장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 시중에 많이 유통되고 있는 일반 철판을 가공하여 베어링 블록으로 이용할 수 있는 면진장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 수평탄성체의 압축력이 상부플레이트 또는 하부플레이트와 미끄럼접촉되는 슬라이딩블록에 직접적으로 작용하지 않아서 베어링 블록의 슬라이딩이 종래의 것에 비해 안정적인 면진장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상부구조물의 하중을 지지하는 탄성패드가 압축되어 옆으로 퍼지는 정도와 상하방향의 압축량을 작게 하여 종래의 것에 비해 지지상태가 안정적이고 설계하기도 용이한 면진장치를 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 면진장치는 하부플레이트; 상기 하부플레이트 상에 설치된 제1탄성패드; 상기 제1탄성패드 상에 설치된 중간플레이트; 상기 중간플레이트 상에 설치된 제2탄성패드; 상기 제2탄성패드 상에 설치되고 상면에 미끄럼접촉면을 갖는 베어링 블록; 일단은 상기 하부플레이트와 상기 베어링 블록 중 어느 하나에 고정되고 타단은 상기 제1탄성패드, 상기 중간플레이트, 상기 제2탄성패드를 통과한 상태에서 상기 하부플레이트와 상기 베어링 블록 중 나머지 하나에 형성된 핀홈에 삽입되어 상기 하부플레이트에 대한 상기 베어링 블록의 경사는 허용하고, 상기 하부플레이트에 대한 상기 베어링 블록의 수평이동은 제한하는 전단핀; 상기 베어링 블록 상에 설치되고 상기 베어링 블록의 미끄럼접촉면과 접촉되어 상기 베어링 블록의 미끄럼운동을 허용하는 상부플레이트; 상기 중간플레이트와 수평방향으로 이격한 위치의, 적어도 상기 중간플레이트 양측의 상기 상부플레이트에서 상기 하부플레이트를 향해 각각 돌출되어 상기 중간플레이트와 간격을 두고 마주보고 배치되는 부분을 가지는 가이드; 및 상기 중간플레이트와 상기 가이드 사이에 개재되어 상기 중간플레이트와 상기 가이드 상호간의 수평변위에 의한 충격력을 완충하여 주고 상기 중간플레이트와 상기 가이드 상호간의 수평변위에 대한 복원력을 제공하는 수평탄성기구를 포함하는 구성을 가진다.

경우에 따라, 본 발명에 따른 면진장치는 상부플레이트; 상기 상부플레이트 아래에 설치된 제1탄성패드; 상기 제1탄성패드 아래에 설치된 중간플레이트; 상기 중간플레이트 아래에 설치된 제2탄성패드; 상기 제2탄성패드 아래에 설치되고 저면에 미끄럼접촉면을 갖는 베어링 블록; 일단은 상기 상부플레이트와 상기 베어링 블록 중 어느 하나에 고정되고 타단은 상기 제1탄성패드, 상기 중간플레이트, 상기 제2탄성패드를 통과한 상태에서 상기 상부플레이트와 상기 베어링 블록 중 나머지 하나에 형성된 핀홈에 삽입되어 상기 베어링 블록에 대한 상기 상부플레이트의 경사는 허용하고, 상기 상부플레이트에 대한 상기 베어링 블록의 수평이동은 제한하는 전단핀; 상기 베어링 블록 아래에 설치되고 상기 베어링 블록의 미끄럼접촉면과 접촉되어 상기 베어링 블록의 미끄럼운동을 허용하는 하부플레이트; 상기 중간플레이트와 수평방향으로 이격한 위치의, 적어도 상기 중간플레이트 양측의 상기 하부플레이트에서 상기 상부플레이트를 향해 각각 돌출되어 상기 중간플레이트와 간격을 두고 마주보고 배치되는 부분을 가지는 가이드; 및 상기 중간플레이트와 상기 가이드 사이에 개재되어 상기 중간플레이트와 상기 가이드 상호간의 수평변위에 의한 충격력을 완충하여 주고 상기 중간플레이트와 상기 가이드 상호간의 수평변위에 대한 복원력을 제공하는 수평탄성기구를 포함하는 구성을 가질 수 있다.

상기 수평탄성기구는 수평탄성체, 상기 수평탄성체를 수평방향으로 관통하고 일단은 상기 수평탄성체 바깥으로 돌출된 축부재, 상기 축부재의 타단에 결합되어 상기 수평탄성체가 상기 축부재에서 이탈되는 것을 방지하고 바깥면에 미끄럼접촉면이 형성되어 있는 미끄럼접촉단부, 상기 미끄럼접촉단부 반대편에서 상기 축부재에 결합되어 상기 축부재의 수평방향 이동을 허용하고 상기 미끄럼접촉단부 반대편에서 상기 수평탄성체를 지지하여주는 지지판을 구비하여 구성되고, 상기 중간플레이트에는 수평방향으로 축공이 형성되어 있고, 상기 수평탄성체 바깥으로 돌출된 상기 축부재의 일단은 상기 축공에 수평방향으로 이동 가능케 삽입되어 있고, 상기 미끄럼접촉단부의 상기 미끄럼접촉면은 상기 가이드의 내면에 미끄럼접촉될 수 있다.

경우에 따라, 상기 수평탄성기구는 수평탄성체, 상기 수평탄성체를 수평방향으로 관통하고 일단은 상기 수평탄성체 바깥으로 돌출된 축부재, 상기 축부재의 타단에 결합되어 상기 수평탄성체가 상기 축부재에서 이탈되는 것을 방지하고 바깥면에 미끄럼접촉면이 형성되어 있는 미끄럼접촉단부를 구비하여 구성되고, 상기 가이드에는 수평방향으로 축공이 형성되어 있고, 상기 수평탄성체 바깥으로 돌출된 상기 축부재의 일단은 상기 축공에 수평방향으로 이동 가능케 삽입되어 있고, 상기 미끄럼접촉단부의 상기 미끄럼접촉면은 상기 중간플레이트의 외면에 미끄럼접촉될 수 있다.

상기 수평탄성기구는 수평탄성체, 상기 수평탄성체를 수평방향으로 관통하고 일단은 상기 수평탄성체 바깥으로 돌출된 축부재, 상기 축부재의 타단에 결합되어 상기 수평탄성체가 상기 축부재에서 이탈되는 것을 방지하고 바깥면에 미끄럼접촉면이 형성되어 있는 미끄럼접촉단부를 구비하여 구성되고, 상기 가이드에는 수평방향으로 축공이 형성되어 있고, 상기 중간플레이트의 바깥쪽 단부에는 상기 가이드와 마주하는 수직연장부가 설치되어 있고, 상기 수평탄성체 바깥으로 돌출된 상기 축부재의 일단은 상기 축공에 수평방향으로 이동 가능케 삽입되어 있고, 상기 미끄럼접촉단부의 상기 미끄럼접촉면은 상기 수직연장부의 외면에 미끄럼접촉될 수 있다.

본 발명에 따르는 경우, 머스프링(MER Spring) 등 수평탄성체의 직경 또는 단면 높이의 크기에 관계없이 축부재의 직경에 따라 중간플레이트의 두께를 최소화하여 면진장치 전체의 두께를 기존의 것에 비해 작게 만들 수 있다.

본 발명에 따르는 경우, 시중에서 널리 유통되고 있는 얇은 두께의 재료로도 베어링 블록을 만들 수 있어서 제작 단가가 싸고 가벼운 재료를 사용하기 때문에 만들기도 쉽다.

본 발명에 따르면, 수평탄성기구가 상부플레이트 또는 하부플레이트와 미끄럼접촉 운동을 하는 베어링 블록에 직접적으로 접촉되지 않기 때문에 수평력 및 수직하중에 의한 지압응력의 안정성이 뛰어난 면진장치를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 탄성패드가 중간플레이트 상하로 이중으로 설치되기 때문에 허용회전을 충분히 수용할 수 있는 높이를 제공하면서도 큰 힘으로 2차에 걸쳐서 상부구조물의 경사운동을 받아줄 수 있고, 상부구조물의 하중에 의해 압축되는 크기를 감소시킬 수 있고 탄성패드가 압축되어 옆으로 퍼지는 길이를 1개로 구성된 탄성패드를 이용하는 경우에 비해 월등히 줄일 수 있어 설계가 용이하고 안정성이 뛰어나다.

도 1은 탄성패드와 수평탄성기구를 가지는 종래의 면진장치의 일례를 나타낸 단면도,
도 2는 탄성패드와 수평탄성기구를 가지는 종래의 면진장치의 다른 예를 나타낸 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 면진장치의 일례를 나타낸 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 면진장치의 다른 예를 나타낸 단면도,
도 5는 도 3에 나타낸 면진장치의 변형예를 나타낸 단면도,
도 6은 본 발명에 따른 면진장치의 또 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 면진장치의 일례를 나타낸 단면도이다.

도 3에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 면진장치(200)는 하부플레이트(210)와 상부플레이트(220)를 구비한다.

하부플레이트(210)는 기초볼트와 너트 또는 용접 등에 의해 교각 등의 하부구조물(10) 상에 고정되는 것으로, 중앙부에 형성된 핀홈(212)을 구비하고 있다.

하부플레이트(210) 상에는 제1탄성패드(231)가 설치되어 있고, 제1탄성패드(231)위에 중간플레이트(240)가 설치되어 있고, 중간플레이트(240) 위에 제2탄성패드(232)가 층상으로 설치되어 있고, 제2탄성패드(232) 위에 상부플레이트(220)와 미끄럼접촉하는 베어링 블록(250)이 장착되어 있다.

이와 같이 상부구조물(20)의 수직방향의 하중 및 틸팅을 받아주는 탄성패드를 중간플레이트(240) 상하에 분할하여 상하 2중으로 설치하면 1개의 탄성패드를 이용하는 기존의 것에 비해 탄성패드가 압축되어 옆으로 퍼지는 양과 설치 전후의 높이 변동을 줄일 수 있어 설계하기가 용이하고, 면진장치(200) 전체의 높이도 낮출 수 있다. 본 발명에서 제1탄성패드(231)의 두께와 제2탄성패드(232)의 두께를 종래의 것에 비해 각각 반으로 만드는 경우 동일한 하중에 대해 옆으로 퍼지는 길이도 종래의 것에 비해 약 반으로 줄어든다.

탄성패드의 두께가 감소하는 경우 경사를 받아주는 힘도 증가한다. 이 때문에 본 발명에서는 탄성패드가 중간플레이트(240) 상하로 이중으로 설치되기 때문에 허용회전을 충분히 수용할 수 있는 높이를 제공하면서도 큰 힘으로 2차에 걸쳐서 상부구조물의 경사운동을 받아줄 수 있다. 즉, 상부구조물(20)의 경사를 종래의 것에 비해 큰 힘으로 제1탄성패드(231)에서 1차로 먼저 받아주고 그 아래의 제2탄성패드(232)에서 종래의 것에 비해 큰 힘으로 시간 간격을 두고 2차로 경사를 한 번 더 받아주기 때문에 경사량을 줄일 수 있다.

도 3에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 면진장치(200)에서는 베어링 블록(250)에 수평탄성기구(260)가 설치되지 않으므로 베어링 블록(250)의 두께를 종래의 것에 비해 월등히 작게 할 수 있다.

중간플레이트(240)의 양 측면에는 축공(242)이 형성되어 있다. 이 축공(242)은 수평되게 설치되어 있으며, 뒤에서 설명되는 수평탄성기구(260)의 수평탄성체(261)를 지지하여주는 축부재(262)의 일단이 결합되는 부분이다. 이러한 축공(242)의 깊이는 축부재(262)가 삽입되고 남은 여유 공간의 길이가 최소한 수평탄성체(261)의 허용 신축량만큼은 되어야 한다.

수평탄성기구(260)가 설치되는 중간플레이트(240)가 제2탄성패드(232) 아래에 설치되므로 수평탄성체(261)의 압축 시 상하로 볼록하게 팽창될 수 있는 충분한 여유를 줄 수 있다.

또한, 수평탄성기구(260)의 지지판(266)으로 수평탄성체(261)를 지지하면 되므로 중간플레이트(240)는 수평탄성체(261)의 직경(원형 단면인 경우) 또는 상하 뚜께(사각형 단면 등인 경우)에 상관없이 축부재(262)보다 조금 두꺼운 것을 사용하면 된다.

베어링 블록(250)의 저면 중앙부에는 하방으로 돌출되게 전단핀(252)이 설치되어 있다. 전단핀(252)은 상단이 베어링 블록(250)에 고정된 상태에서 하방으로 연장되어 제2탄성패드(232), 중간플레이트(240) 및 제1탄성패드(231)를 관통하고 있다. 이러한 전단핀(252)의 하단은 하부플레이트(210)에 형성된 핀홈(212)에 삽입되어 있다. 이에 따라 제1탄성패드(231), 중간플레이트(240), 제2탄성패드(232) 및 베어링 블록(250)은 핀홈(212)에 삽입된 전단핀(252)에 의해 수평이동이 허용되지 않는다. 핀홈(212)의 직경은 전단핀(252)의 직경보다 조금 크게 형성하여야 한다. 그래야 제1탄성패드(231), 중간플레이트(240), 제2탄성패드(232) 및 베어링 블록(250)의 경사가 허용되고, 그 위에 지지되어 있는 상부구조물(20)도 틸팅될 수 있다.

베어링 블록(250)의 상면에는 PTFE 등으로 된 미끄럼접촉면(254)이 형성되어 있다.

베어링 블록(250) 상에 탑재되어 베어링 블록(250) 상에서 슬라이딩 가능한 상부플레이트(220)는 교량 상판 등 상부구조물(20)의 저면에 부착되는 것으로, 그 저면 양측 가장자리에는 하방으로 돌출된 가이드(222)가 설치되어 있다. 또한, 상부플레이트(220)의 저면에는 스테인리스 스틸판 등으로 된 미끄럼부재(224)가 부착되어 있다.

가이드(222)는 중간플레이트(240)와 수평방향으로 이격한 위치의, 적어도 중간플레이트(240) 양측의 상부플레이트(220)에서 하부플레이트(210)를 향해 각각 돌출되어 중간플레이트(240)와 측방으로 간격을 두고 마주보고 배치되는 부분을 가지고 있다.

바람직하게, 가이드(222)는 제1탄성패드(231), 중간플레이트(240), 제2탄성패드(232) 및 베어링 블록(250)의 측면과 간격을 두고 마주보고 설치되어 있다. 이러한 가이드(222)의 내면에는 스테인리스 스틸판 등으로 된 미끄럼부재(224)가 부착되어 있다. 이러한 가이드(222)는 면진장치(200)의 용도에 따라 좌우 양측 또는 전후 양측 또는 전후좌우의 모든 측면에 설치될 수 있다.

경우에 따라 가이드(222)는 원형의 경로를 따라 설치될 수도 있다. 이 경우, 수평탄성기구(260)의 미끄럼접촉단부(264)의 접촉 표면도 바람직하게 가이드(222)의 곡률과 동일한 곡률의 원형의 곡면으로 형성되어야 할 것이다.

중간플레이트(240)와 가이드(222) 사이에는 수평탄성기구(260)가 설치되어 있다. 이 실시예에서, 수평탄성기구(260)를 구성하는 축부재(262)의 일단이 중간플레이트(240)에 형성된 축공(242)에 삽입된 상태로 중간플레이트(240)에 설치되어 있다. 수평탄성기구(260)의 미끄럼접촉단부(264)의 바깥면에 형성된 마찰접촉면은 가이드(222)의 내면에 접촉되어 있다. 이러한 수평탄성기구(260)는 중간플레이트(240)와 가이드(222) 사이에서 중간플레이트(240)와 가이드(222) 상호간의 수평변위에 의한 충격력을 완충하여 주고 중간플레이트(240)와 가이드(222) 상호간의 수평변위에 대한 복원력을 제공하는 역할을 한다.

위와 같은 역할을 하는 수평탄성기구(260)는 수평탄성체(261)를 구비하고 있다. 이 수평탄성체(261)는 폴리우레탄으로 이루어져 있으며 통상 머스프링[MER(Mass Energy Regulator) Spring]으로 불린다.

수평탄성기구(260)는 축부재(262)를 구비한다. 축부재(262)는 수평탄성체(261)를 수평방향으로 관통하고 있는 상태에서, 일단은 수평탄성체(261) 바깥으로 돌출되어 있다. 수평탄성체(261) 바깥으로 돌출된 축부재(261)의 일단은 중간플레이트(240)의 양 측면에 형성된 축공(242)에 수평방향으로 이동 가능케 삽입되어 있고, 축부재(262)의 타단에는 가이드(222)의 내면에 미끄럼접촉되는 미끄럼접촉단부(264)가 결합되어 있다.

미끄럼접촉단부(264)는 수평탄성체(261)가 축부재(262)에서 이탈되는 것을 방지하고 바깥면에 PTFE 등 미끄럼부재가 부착되어 형성된 미끄럼접촉면이 형성되어 있다.

미끄럼접촉단부(264) 반대편의 축부재(262) 외주면에는 지지판(266)이 결합되어 있다. 이 지지판(266)은 중간플레이트(240)에 지지되어 수평탄성체(261)의 안쪽 단면을 지지하여주기 위한 것이다. 이 지지판(266)은 당연히 축부재(262)의 수평방향 이동을 허용하여야 한다. 경우에 따라, 이 지지판(266)은 중간플레이트(240)의 외주면에 고정되어 있을 수 있다.

도 3에 나타낸 바와 같은 면진장치(200)가 설치된 구조물에 지진력, 상부구조물(20) 위를 통과하는 차량의 시, 제동하중 등에 의해 상부구조물(20)이 하부구조물(10)에 대해 왼쪽으로 힘을 받아 왼쪽으로 이동하는 경우, 오른쪽 가이드(222)가 오른쪽 수평탄성기구(260)를 왼쪽으로 가압하게 되다. 이 때 중간플레이트(240)는 전단핀(252)에 의해 하부플레이트(210)에 수평방향 이동하는 것이 제한되어 있으므로, 지지판(266)은 오른쪽 수평탄성기구(260)의 수평탄성체(261)가 왼쪽으로 이동하지 않도록 지지하여 준다. 이에 따라 오른쪽 수평탄성기구(260)의 수평탄성체(261)는 왼쪽으로 압축되면서 충격을 완충하여주고 지진에너지를 흡수한다. 또한, 지진에너지는 베어링 블록(250)과 상부플레이트(220) 간의 마찰력으로도 흡수되고, 상부구조물(20)을 이동시키려는 지진력은 약해진다. 수평탄성체(261)가 압축되는 경우, 축부재(262)는 축공(242)을 따라 안쪽으로 이동하면서 수평탄성체(261)의 압축을 허용한다. 상부구조물(20)은 왼쪽으로 이동 후 수평탄성기구(260)에 의한 저항력과 마찰력에 의한 저항력의 합이 왼쪽으로 작용하는 지진력과 평형을 이루는 위치에서 멈춘 후 다시 수평탄성체(260)의 복원력에 의해 오른쪽으로 이동한다.

한편, 상부구조물(20)에 상하방향으로 작용하는 하중이 좌우 균형이 맞지 않는 경우, 상부구조물(20)은 큰 하중이 작용하는 쪽으로 기울어진다. 도 3에서, 예를 들어, 면진장치(200)의 중심을 기준으로 오른쪽에 보다 큰 수직하중이 작용하는 경우 상부구조물(20)과 상부플레이트(220)는 오른쪽으로 기울어지려는 힘을 작용시킨다. 이 힘은 베어링 블록(250), 제1탄성패드(231), 중간플레이트(240) 및 제2탄성패드(231)로 차례대로 전달되고, 제1탄성패드(231)와 제2탄성패드(232)는 오른쪽 부분이 압축되면서 상부구조물(20)과 상부플레이트(220)가 오른쪽으로 기울어지는 것을 허용하였다가 반대방향으로 복원력을 작용시킨다. 상부구조물(20)이 왼쪽으로 경사진 경우에는 방향만 반대일 뿐 같은 과정을 거친다. 이러한 과정을 반복하는 것에 의해 상부구조물(20)의 좌우 진동은 점점 감쇠되어 최종적으로 멈추게 된다.

이상 설명한 바와 같이 탄성패드를 2개로 분리하여 중간플레이트(240)의 하부와 상부에 2중으로 설치하고, 중간플레이트(240)와 가이드(222) 사이에 수평탄성기구(260)를 설치하는 경우, 앞에서 설명한 바와 같은 여러 가지 장점을 가진 면진장치(200)를 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 면진장치(200) 상하로 뒤집힌 상태로 설치되어 사용될 수 있는 데, 이에 대해서는 도 4를 참조하여 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 면진장치의 다른 예를 나타낸 단면도이다.

도 4에 나타낸 실시예는 도 3에 나타낸 면진장치(200)를 상하로 뒤집은 상태로 설치한 것과 같다. 도 4에 나타낸 실시예에서는, 상부구조물 저면에 상부플레이트(220)가 설치되고, 그 아래로 제1탄성패드(231), 중간플레이트(240), 제2탄성패드(232), 베어링 블록(250) 및 하부플레이트(210)가 배치되게 된다.

즉, 제1탄성패드(231) 아래에 중간플레이트(240)가 설치되고, 중간플레이트(240) 아래에 제2탄성패드(232)가 설치되고, 제2탄성패드(232) 아래에 저면에 미끄럼접촉면을 갖는 베어링 블록(250)에 설치된다. 하부플레이트(210)는 하부구조물(10)에 고정된 상태에서 베어링 블록(250)이 미끄럼접촉된 상태로 수평방향으로 슬라이딩 하는 것을 허용한다. 이러한 하부플레이트(210)의 상면에는 바람직하게, 스테인리스 스틸판 등으로 된 미끄럼부재(214)가 부착되어 있다.

이 실시예에서, 전단핀(252)의 일단은 베어링 블록(250)에 고정되어 있고, 타단은 제2탄성패드(232), 중간플레이트(240) 및 제1탄성패드(231)를 통과한 상태에서 상부플레이트(220)에 형성된 핀홈(225)에 삽입되어 있다. 이 전단핀(252)은 베어링 블록(250)에 대한 상부플레이트(220)의 경사는 허용하고, 상부플레이트(220)에 대한 베어링 블록(250)의 수평이동은 제한한다.

하부플레이트(210)에는 양측 가장자리에 가이드(215)가 설치되어 있다. 이 가이드(215)는 중간플레이트(240)와 수평방향으로 이격한 위치의, 적어도 중간플레이트(240) 양측의 하부플레이트(210)에서 상부플레이트(220)를 향해 각각 돌출되어 중간플레이트(240)와 간격을 두고 마주보고 배치되어 있다.

이 중간플레이트(240)와 가이드(215) 사이에 수평탄성기구(260)가 설치되어 있다.

그 외의 나머지 사항은 앞의 도 3에서 설명한 것과 같다.

도 5는 도 3에 나타낸 면진장치의 변형예를 나타낸 단면도이다.

경우에 따라 핀홈(255)은 베어링 블록(250)의 저면에 형성될 수 있고, 전단핀(252)은 하부플레이트(210)에 고정된 상태에서 제1탄성패드(231), 중간플레이트(240) 및 제2탄성패드(232)를 관통하여 상단이 베어링 블록(250)의 저면에 형성된 핀홈(255)에 삽입될 수 있다.

나머지는 도 3을 통해 설명한 것과 같다.

도 6은 본 발명에 따른 면진장치의 또 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.

경우에 따라, 중간플레이트(240)의 바깥쪽 가장자리에 중간플레이트(240)의 두께보다 상하로 연장된 수직연장부(245)를 설치하고, 가이드(222)에 수평탄성기구(260)를 설치할 수 있다. 가이드(222)에 수평탄성기구(260)를 설치하기 위해서는 가이드(222)에 수평방향으로 축공(227)을 형성하여야 한다.

축공(227)에 수평탄성체(261) 바깥으로 돌출된 축부재(262)의 일단을 삽입하여 축공(227)에 수평방향으로 이동 가능케 설치하고 수평탄성체(261)의 미끄럼접촉단부(264)의 바깥쪽 면에 배치된 미끄럼접촉면이 수직연장부(245)의 외면에 미끄럼접촉되도록 하여 본 발명에 따른 면진장치(200)를 구성할 수 있다.

물론, 수직연장부(245)가 없는 경우에도 수평탄성체(261)의 미끄럼접촉단부(264)는 중간플레이트(240) 외주면의 지지를 받을 수 있으므로 수직연장부(245) 없이 본 발명에 따른 면진장치(200)가 구성될 수 있다. 이 경우 중간플레이트(240) 외주면 두께를 토대로 하여, 마찰접촉 부위에 미끄럼부재로 사용된 PTFE 등 마찰재에 작용하는 압축응력이 허용압축응력을 벗어나지 않도록 설계해야 한다.

가이드(222) 외부로 돌출된 축부재(262)에는 너트(N)를 결합하여 두는 것이 바람직하다. 이렇게 하는 경우, 중간플레이트(240)에 축공을 형성할 필요는 없고, 도 3 내지 5에서의 지지판도 필요치 않다. 또한, 가이드(222)의 내면에 설치되던 스테인리스 스틸판 등으로 된 미끄럼부재를 설치할 필요도 없다. 이 실시예에서는 가이드(222)가 도 3과 4에서의 지지판(266)의 역할을 한다.

나머지 사항은 도 3을 통해 설명한 것과 같다.

이상의 설명과 도 3 내지 6을 참조하면, 도 5와 6에 나타낸 것 역시 상하로 뒤집힌 상태로 설치될 수 있음을 쉽게 이해할 수 있다.

본 발명은 수평방향의 면진기능을 가지고 있고, 수평탄성기구를 이용하여 수평변위된 구조물에 복원력을 제공하는 면진장치를 만드는 데 이용될 가능성이 있다.

10: 하부구조물 20: 상부구조물
200: 면진장치 210: 하부플레이트
220: 상부플레이트 227, 242: 축공
231: 제1수평탄성체 232: 제2수평탄성체
240: 중간플레이트 245: 수직연장부
250: 베어링 블록 260: 수평탄성기구
266: 지지판

Claims

하부플레이트;
상기 하부플레이트 상에 설치된 제1탄성패드;
상기 제1탄성패드 상에 설치된 중간플레이트;
상기 중간플레이트 상에 설치된 제2탄성패드;
상기 제2탄성패드 상에 설치되고 상면에 미끄럼접촉면을 갖는 베어링 블록;
일단은 상기 하부플레이트와 상기 베어링 블록 중 어느 하나에 고정되고 타단은 상기 제1탄성패드, 상기 중간플레이트, 상기 제2탄성패드를 통과한 상태에서 상기 하부플레이트와 상기 베어링 블록 중 나머지 하나에 형성된 핀홈에 삽입되어 상기 하부플레이트에 대한 상기 베어링 블록의 경사는 허용하고, 상기 하부플레이트에 대한 상기 베어링 블록의 수평이동은 제한하는 전단핀;
상기 베어링 블록 상에 설치되고 상기 베어링 블록의 미끄럼접촉면과 접촉되어 상기 베어링 블록의 미끄럼운동을 허용하는 상부플레이트;
상기 중간플레이트와 수평방향으로 이격한 위치의, 적어도 상기 중간플레이트 양측의 상기 상부플레이트에서 상기 하부플레이트를 향해 각각 돌출되어 상기 중간플레이트와 간격을 두고 마주보고 배치되는 부분을 가지는 가이드; 및
상기 중간플레이트와 상기 가이드 사이에 개재되어 상기 중간플레이트와 상기 가이드 상호간의 수평변위에 의한 충격력을 완충하여 주고 상기 중간플레이트와 상기 가이드 상호간의 수평변위에 대한 복원력을 제공하는 수평탄성기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중패드 면진장치.
상부플레이트;
상기 상부플레이트 아래에 설치된 제1탄성패드;
상기 제1탄성패드 아래에 설치된 중간플레이트;
상기 중간플레이트 아래에 설치된 제2탄성패드;
상기 제2탄성패드 아래에 설치되고 저면에 미끄럼접촉면을 갖는 베어링 블록;
일단은 상기 상부플레이트와 상기 베어링 블록 중 어느 하나에 고정되고 타단은 상기 제1탄성패드, 상기 중간플레이트, 상기 제2탄성패드를 통과한 상태에서 상기 상부플레이트와 상기 베어링 블록 중 나머지 하나에 형성된 핀홈에 삽입되어 상기 베어링 블록에 대한 상기 상부플레이트의 경사는 허용하고, 상기 상부플레이트에 대한 상기 베어링 블록의 수평이동은 제한하는 전단핀;
상기 베어링 블록 아래에 설치되고 상기 베어링 블록의 미끄럼접촉면과 접촉되어 상기 베어링 블록의 미끄럼운동을 허용하는 하부플레이트;
상기 중간플레이트와 수평방향으로 이격한 위치의, 적어도 상기 중간플레이트 양측의 상기 하부플레이트에서 상기 상부플레이트를 향해 각각 돌출되어 상기 중간플레이트와 간격을 두고 마주보고 배치되는 부분을 가지는 가이드; 및
상기 중간플레이트와 상기 가이드 사이에 개재되어 상기 중간플레이트와 상기 가이드 상호간의 수평변위에 의한 충격력을 완충하여 주고 상기 중간플레이트와 상기 가이드 상호간의 수평변위에 대한 복원력을 제공하는 수평탄성기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중패드 면진장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 수평탄성기구는 수평탄성체, 상기 수평탄성체를 수평방향으로 관통하고 일단은 상기 수평탄성체 바깥으로 돌출된 축부재, 상기 축부재의 타단에 결합되어 상기 수평탄성체가 상기 축부재에서 이탈되는 것을 방지하고 바깥면에 미끄럼접촉면이 형성되어 있는 미끄럼접촉단부, 상기 미끄럼접촉단부 반대편에서 상기 축부재에 결합되어 상기 축부재의 수평방향 이동을 허용하고 상기 미끄럼접촉단부 반대편에서 상기 수평탄성체를 지지하여주는 지지판을 구비하여 구성되고,
상기 중간플레이트에는 수평방향으로 축공이 형성되어 있고,
상기 수평탄성체 바깥으로 돌출된 상기 축부재의 일단은 상기 축공에 수평방향으로 이동 가능케 삽입되어 있고, 상기 미끄럼접촉단부의 상기 미끄럼접촉면은 상기 가이드의 내면에 미끄럼접촉되는 것을 특징으로 하는 이중패드 면진장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 수평탄성기구는 수평탄성체, 상기 수평탄성체를 수평방향으로 관통하고 일단은 상기 수평탄성체 바깥으로 돌출된 축부재, 상기 축부재의 타단에 결합되어 상기 수평탄성체가 상기 축부재에서 이탈되는 것을 방지하고 바깥면에 미끄럼접촉면이 형성되어 있는 미끄럼접촉단부를 구비하여 구성되고,
상기 가이드에는 수평방향으로 축공이 형성되어 있고, 상기 수평탄성체 바깥으로 돌출된 상기 축부재의 일단은 상기 축공에 수평방향으로 이동 가능케 삽입되어 있고, 상기 미끄럼접촉단부의 상기 미끄럼접촉면은 상기 중간플레이트의 외면에 미끄럼접촉되는 것을 특징으로 하는 이중패드 면진장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 수평탄성기구는 수평탄성체, 상기 수평탄성체를 수평방향으로 관통하고 일단은 상기 수평탄성체 바깥으로 돌출된 축부재, 상기 축부재의 타단에 결합되어 상기 수평탄성체가 상기 축부재에서 이탈되는 것을 방지하고 바깥면에 미끄럼접촉면이 형성되어 있는 미끄럼접촉단부를 구비하여 구성되고,
상기 가이드에는 수평방향으로 축공이 형성되어 있고, 상기 중간플레이트의 바깥쪽 단부에는 상기 가이드와 마주하는 수직연장부가 설치되어 있고,
상기 수평탄성체 바깥으로 돌출된 상기 축부재의 일단은 상기 축공에 수평방향으로 이동 가능케 삽입되어 있고, 상기 미끄럼접촉단부의 상기 미끄럼접촉면은 상기 수직연장부의 외면에 미끄럼접촉되는 것을 특징으로 하는 이중패드 면진장치.