KR101448386B1 - Vibration control device of scissors toggle type having hinge friction damper - Google Patents
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Abstract
본 발명은 제진장치에 관한 것으로, 특히 원주 방향으로 배열되어 다수 개로 집중되어 있는 댐핑요소를 가지고 진동 에너지를 소산시키며 제진폭을 크게 할 수 있도록 하고, 힌지축에서 마찰댐퍼로 인해 제진 거동이 순간적으로 지연되지 않도록 한 힌지 마찰댐퍼를 갖는 시저 토글식 제진장치에 관한 것이다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 일단이 보와 기둥이 만나는 모서리측에 제1힌지축으로 힌지 연결되는 제진댐퍼유닛과; 일단이 보측에 제2힌지축으로 힌지 연결되는 보 가새부재와; 일단이 기둥측에 제3힌지축으로 힌지 연결되는 기둥 가새부재를 구비하고; 상기 제진댐퍼유닛과 보 가새부재 및 기둥 가새부재의 각 타단은 제4힌지축에 공통적으로 힌지 연결되고; 상기 제진댐퍼유닛의 작동시 각 힌지축의 조립틈새에 관계없이 댐핑거동이 일어나기 위해 제1힌지축 내지 제4힌지축에 모두 동일한 힌지 마찰댐퍼가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.In particular, the present invention relates to a vibration damping device, and more particularly, to a vibration damping device which is arranged in a circumferential direction to disperse vibration energy with a plurality of damping elements concentrated in a circumferential direction, The present invention relates to a seesaw-toggle type vibration damper having a hinge frictional damper.
According to a preferred embodiment of the present invention, a damper damper unit is hinge-connected to a first hinge axis at one side of a corner where a beam meets a pillar; A first brace member hinged to the second hinge shaft at one end thereof; And a pillar brace member hinged to the pillar side at one end with a third hinge shaft; And the other ends of the vibration damper unit, the brace member, and the pillar brace member are hingedly connected to the fourth hinge axis in common; The same hinge friction damper is provided on the first hinge axis to the fourth hinge axis in order to cause damping behavior irrespective of the assembly clearance of the hinge shafts when the vibration damper unit operates.
Description
본 발명은 제진장치에 관한 것으로, 특히 원주 방향으로 배열되어 다수 개로 집중되어 있는 댐핑요소를 가지고 진동 에너지를 소산시키며 제진폭을 크게 할 수 있도록 하고, 힌지축에서 마찰댐퍼로 인해 제진 거동이 순간적으로 지연되지 않도록 한 힌지 마찰댐퍼를 갖는 시저 토글식 제진장치에 관한 것이다.In particular, the present invention relates to a vibration damping device, and more particularly, to a vibration damping device which is arranged in a circumferential direction to disperse vibration energy with a plurality of damping elements concentrated in a circumferential direction, The present invention relates to a seesaw-toggle type vibration damper having a hinge frictional damper.
제진장치에는 강재의 항복 메커니즘을 이용하여 에너지를 소산하도록 제작된 강재 댐퍼(Metallic Damper), 마찰메커니즘을 에너지 소산 장치로 사용한 마찰 댐퍼(Friction Damper), 속도 의존성을 보이는 점성 물질을 이용하여 입력 에너지를 소산시키는 점성 댐퍼(Viscous Damper), 속도 의존성과 변위 의존성을 함께 보이는 점·탄성물질을 이용하여 시스템으로 입력되는 에너지를 소산시키는 점탄성 댐퍼 등이 있다. 이 같은 강재 댐퍼, 마찰 댐퍼, 점성 댐퍼 등을 시발점으로 최근 20년 동안 제진장치는 지진공학 및 구조공학계로부터 구조물의 내진성능을 향상시킬 수 있는 하나의 방법으로 폭넓은 인정을 받기 시작하였으며 그 적용성이 점점 증가되고 있는 추세이다. The vibration damper is composed of a steel damper (metal damper) which is made to dissipate the energy by using the yielding mechanism of the steel, a friction damper which uses the friction mechanism as the energy dissipating device, and a viscous material which shows the speed dependence, Viscous dampers that dissipate, viscoelastic dampers that dissipate the energy input to the system using elastic materials, which exhibit both speed dependence and displacement dependency. With the start of steel dampers, friction dampers, and viscous dampers, vibration dampers have gained widespread acceptance as a way to improve seismic performance of seismic and structural engineering systems for the past 20 years. This trend is increasing.
그러나 제진장치를 사용한 제진구조물의 우수한 내진성능에 대한 연구와 다양한 실 적용사례가 있음에도 불구하고 중약진 지역으로 분류되고 있는 국내에서는 제진장치의 사용이 지극히 제한적인 것이 현실이다. 그러나 최근 들어 일본에서 발생한 지진으로 인한 간접 피해에 대한 우려가 확산되고 지진 피해 지역에 대한 불확실성이 증가되면서 국내의 제진장치에 대한 연구와 적용을 위한 시도가 활발히 진행되고 있다.However, despite the excellent seismic performance of the damping structure using the damping system and various applications, there is a very limited use of the damping system in Korea, which is classified as the small damping area. However, recently, there has been increasing concern about the indirect damage caused by the earthquake in Japan and the uncertainty about the earthquake - damaged area has been increased.
하지만, 강재 댐퍼는 소성변형으로 인하여 잔류변형이 발생하여 댐퍼를 교체해야 하는 단점이 있고, 마찰 댐퍼의 경우 마찰력도 중요하지만 반복횟수가 증가함에 따라 발생하는 마찰재의 마모, 마찰열로 인한 모재의 팽창등 다양하고 복잡한 마찰현상으로 인한 내력 감소와 강기간 수직압력이 작용된 상태에서의 마찰거동이 발생하지 않을 경우 발생할 수 있는 Cold Welding 등으로 인한 마찰력의 불확실성이 제거되어야 한다는 단점이 있다. 뿐만 아니라, 강재 댐퍼와 마찰 댐퍼는 작동 후 잔류변형이 발생하므로 탄성설계를 지향하는 내풍설계 개념과 어울리지 않아 바람에 의한 진동제어에는 사용할 수 없는 추가적인 단점이 있다. 점성 댐퍼는 지속적인 유지관리와 아울러 강재 댐퍼나 마찰 댐퍼에 비하여 고가인 점이 단점이라 할 수 있다.However, the steel damper has a disadvantage that the damper must be replaced due to residual deformation due to plastic deformation. In the case of the friction damper, friction force is also important. However, wear of friction material and expansion of the base material due to frictional heat It is disadvantageous to eliminate the uncertainty of frictional force due to cold welding which may occur when the frictional behavior due to various complicated frictional phenomena and the frictional behavior in the state where vertical periodic pressure is applied do not occur during the period of the steel period. In addition, since the steel damper and the friction damper are subjected to residual deformation after the operation, there is an additional disadvantage that they can not be used for wind control because they are not compatible with the wind design concept which is designed for elastic design. It is a disadvantage that viscous damper is more expensive than steel damper or friction damper in addition to continuous maintenance.
최근 지진에 대한 구조물의 설계에서 급격한 도시화, 인구집중, 건물의 고층화 등의 영향으로 인하여 지진으로 인한 경제적인 피해를 최소화하기 위하여 설계지진보다 큰 최대레벨지진에 대한 통계적 안전율을 검토하는 것이 국제적인 추세이다. 경제성을 고려할 때, 앞서 언급한 개별 댐퍼를 구조물에 장착하여 바람과 지진으로 인한 구조물의 진동을 동시에 제어하기에는 어려움이 있을 뿐만 아니라 국제적인 추세인 최대레벨지진에 대한 적절한 안전율을 확보하기는 더욱 힘들어진다.Recently, it is international trend to examine the statistical safety factor for the maximum level earthquake larger than the design earthquake in order to minimize the economic damage due to the earthquake due to the rapid urbanization, population concentration, . In consideration of economical efficiency, it is difficult to simultaneously control the vibration of the structure due to wind and earthquake by installing the above-mentioned individual damper on the structure, and it becomes more difficult to secure an appropriate safety factor for the maximum level earthquake which is an international trend.
본 발명의 배경이 되는 기술로는 한국 등록특허 등록번호 제10-0977041호로서 '건축물의 제진용 헌치'가 있다. 이는 건축물의 보-기둥 접합부 또는 벽체-바닥판 접합부에 설치되는 건축물의 제진용 헌치로서, 보 또는 바닥판에 고정되는 수평판과; 기둥 또는 벽체에 고정되는 수직판과; 일측이 상기 수평판 및 상기 수직판에 힌지 결합되어 진동을 흡수하며, 적어도 하나 이상의 납심을 가지는 제진유닛과; 일단이 힌지부를 매개로 상기 수평판에 힌지 결합되고 타단이 상기 제진 유닛의 타측에 결합되는 제1 링크와; 일단이 힌지부를 매개로 상기 수직판에 힌지 결합되고 타단이 상기 제진 유닛의 타측에 결합되는 제2 링크를 포함하여, 복수의 링크 및 제진 유닛에 의해 건축물에 입력되는 에너지(지진력 등)가 효율적으로 흡수됨으로써 건축물의 변형을 최대한 방지할 수 있게 되어 있다.A technology to be a background of the present invention is Korean Patent Registration No. 10-0977041, which is referred to as " shaking hatch for building ". This is a damping hunting for a building installed at a beam-column connection part or a wall-bottom plate joint part of a building, and is a horizontal plate fixed to a beam or a bottom plate; A vertical plate fixed to the column or the wall; A vibration damping unit having one side hinged to the horizontal plate and the vertical plate to absorb vibration and having at least one lead pivot; A first link hinged to the horizontal plate at one end via a hinge portion and coupled at the other end to the other side of the vibration damping unit; And a second link whose one end is hinged to the vertical plate via the hinge portion and the other end is coupled to the other side of the vibration isolation unit, so that energy (seismic force or the like) input to the building by the plurality of links and the vibration isolation unit is efficiently So that the deformation of the building can be prevented as much as possible.
그러나 상기 배경기술은 제진폭이 작아 구조물의 큰 변형 에너지를 소산시키기 어려운 단점을 가진다. 또한 힌지 결합부에서 발생되는 조립틈새에 의해 초기 제진시 대응이 순간적으로 늦어질 수 있다.However, the background art has a disadvantage in that it is difficult to dissipate a large strain energy of the structure because the amplitude is small. Also, the initial clearance may be momentarily delayed by the assembly clearance generated in the hinge coupling portion.
본 발명은 원주 방향으로 배열되어 다수 개로 집중되어 있는 댐핑요소를 가지고 진동 에너지를 소산시키며 제진폭을 크게 할 수 있도록 하고, 힌지축에서 마찰댐퍼로 인해 제진 거동이 순간적으로 지연되지 않도록 한 힌지 마찰댐퍼를 갖는 시저 토글식 제진장치를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention relates to a hinge frictional damper comprising a plurality of damping elements arranged in a circumferential direction to dissipate vibration energy and to increase the amplitude of the vibration and to prevent instantaneous delaying of the vibration damping behavior due to a frictional damper on the hinge axis. And an object of the present invention is to provide a caisson toggle type vibration isolation device having a cogged toggle type vibration isolation device.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면,According to a preferred embodiment of the present invention,
일단이 보와 기둥이 만나는 모서리측에 제1힌지축으로 힌지 연결되는 제진댐퍼유닛과;A damper damper unit hinged to the first hinge shaft at a corner of the beam and the pillar;
일단이 보측에 제2힌지축으로 힌지 연결되는 보 가새부재와;A first brace member hinged to the second hinge shaft at one end thereof;
일단이 기둥측에 제3힌지축으로 힌지 연결되는 기둥 가새부재를 구비하고;And a pillar brace member hinged to the pillar side at one end with a third hinge shaft;
상기 제진댐퍼유닛과 보 가새부재 및 기둥 가새부재의 각 타단은 제4힌지축에 공통적으로 힌지 연결되고;And the other ends of the vibration damper unit, the brace member, and the pillar brace member are hingedly connected to the fourth hinge axis in common;
상기 제진댐퍼유닛의 작동시 각 힌지축의 조립틈새에 관계없이 댐핑거동이 일어나기 위해 제1힌지축 내지 제4힌지축에 모두 동일한 힌지 마찰댐퍼가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.The same hinge friction damper is provided on the first hinge axis to the fourth hinge axis in order to cause damping behavior irrespective of the assembly clearance of the hinge shafts when the vibration damper unit operates.
또한, 힌지 마찰댐퍼는,The hinge frictional damper may further comprise:
보와 기둥의 해당 부위에 고정 설치되는 정착용 플레이트와;A fixation plate fixedly installed at a corresponding portion of the beam and the column;
정착용 플레이트에 각각의 힌지축을 통해 연결되는 엔드연결수단과;End connecting means connected to the fixing plate through respective hinge shafts;
각기 힌지축에 삽입되어 정착용 플레이트와 엔드연결수단의 사이에 개재된 하나 이상의 마찰판과;At least one friction plate interposed between the fixing plate and the end connecting means inserted into the hinge shaft, respectively;
마찰판이 접하는 정착용 플레이트 또는 엔드연결수단에 부착 고정되어 있는 스테인레스강판과;A stainless steel plate fixedly attached to a fixing plate or end connecting means to which the friction plate is touched;
상기 마찰판과 스테인레스강판을 강제적으로 상호 압착시키기 위해 각각의 힌지축에 나사 체결되는 조임너트를 포함한 것을 특징으로 한다.And a tightening nut screwed to each of the hinge shafts so as to forcefully press the friction plate and the stainless steel plate together.
또한, 상기 마찰판은 부채꼴 형으로 다수개로 분할되어 엔드연결수단의 마찰판 정착홈에 끼워져 결합되어 있는 것을 특징으로 한다.In addition, the friction plate is divided into a plurality of fan-shaped members, and is engaged with the friction plate fixing grooves of the end connecting means.
또한, 마찰판과 스테인레스강판은 한 쌍으로 하여 각 힌지축에 2쌍 이상으로 조립되어 있는 것을 특징으로 한다.Further, the friction plate and the stainless steel plate are formed as a pair and two or more pairs are assembled to the respective hinge shafts.
또한, 제진댐퍼유닛은,Further, in the vibration damper unit,
서로 대향하는 한 쌍의 제1 및 제2링크 지지몸체와;A pair of first and second link supporting bodies facing each other;
상호 일단이 겹쳐져 힌지 연결되고 상호 타단이 제1링크 지지몸체와 제2링크 지지몸체에 각기 힌지 연결되어 원주 방향으로 일정 간격을 두고 배치되어 있는 복수쌍의 제1링크 및 제2링크와;A plurality of pairs of first links and second links that are hingedly connected to each other and hinged to each other and hinged to the first link supporting body and the second link supporting body, respectively;
상기 제1링크와 제2링크가 연결되는 힌지 부위에 각기 설치되어 댐핑요소에 면압을 일으키는 조임볼트; 및A tightening bolt installed at each of the hinges to which the first link and the second link are connected to cause a surface pressure on the damping element; And
상기 조임볼트에 삽입되어 상기 제1링크와 제2링크의 사이에 배치되어 있는 댐핑요소가 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.And a damping element inserted into the tightening bolt and disposed between the first link and the second link.
또한, 상기 댐핑요소는 판상형의 고감쇠 고무인 것을 특징으로 한다.Further, the damping element is a plate-like highly damped rubber.
또한, 상기 댐핑요소는 알루미늄 또는 알루미늄합금에 세라믹입자를 분산강화시킨 알루미늄 복합재료, 탄소-탄소 복합재, 금속섬유(Steel-Fiber)를 사용하는 세미 메탈릭(Semi-Metalic)계 마찰재, 금속섬유 및 유ㆍ무기계 섬유를 혼용 사용하는 로 스틸(Low-Steel)계 마찰재, 금속섬유를 전혀 사용하지 않고 유ㆍ무기계 섬유만 사용하는 논스틸(Non-Steel)계 마찰재 중 어느 하나로 제작된 마찰패드로 구성된 것을 특징으로 한다.The damping element may be made of an aluminum composite material in which ceramic particles are dispersed and reinforced in aluminum or an aluminum alloy, a carbon-carbon composite material, a semi-metalic friction material using a metal fiber (steel fiber) A friction material made of any one of a low-steel friction material that uses inorganic fibers in combination, and a non-steel friction material that uses only organic-inorganic fibers without using any metal fibers .
또한, 상기 댐핑요소는 원판의 표면에 마찰패드가 돌출되어 원주 방향으로 다수 개로 배열되어 구성된 것을 특징으로 한다.The damping element is characterized in that a plurality of friction pads protrude from the surface of the disk and are arranged in the circumferential direction.
본 발명에 따른 힌지 마찰댐퍼를 갖는 시저 토글식 제진장치에 의하면, 링크간 힌지 부위를 통해 원주 방향으로 배열되어 다수 개로 집중되어 있는 댐핑요소를 가지고 진동 에너지를 소산시켜 제진 성능이 향상되고, 직선 운동을 댐핑요소에 회전 운동으로 변환시켜서 탄성 변형 또는 마찰을 일으킴으로써 제진폭을 크게 할 수 있다.According to the seesaw-toggle type vibration isolation device having the hinge frictional damper of the present invention, the vibration energy is dissipated by the damping elements arranged in the circumferential direction through the link hinge portions and concentrated into a plurality of portions, Is converted into rotational motion by the damping element to cause elastic deformation or friction, thereby increasing the amplitude of the amplitude.
또한, 보와 기둥을 연결하는 모든 힌지축에 마찰댐퍼가 설치되어 지진 발생시 제진거동의 지연시간 없이 바로 일어나 응답성이 뛰어나다.In addition, a friction damper is installed on all hinge shafts connecting the beam and the column, so that it is possible to immediately respond to an earthquake without delay time of the vibration attenuation behavior.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명에 따른 힌지 마찰댐퍼를 갖는 시저 토글식 제진장치의 설치상태도.
도 2는 도 1의 정면도.
도 3은 도 1의 각 힌지축에 구성된 힌지 마찰댐퍼의 분해도.
도 4는 본 발명에 적용되는 제진댐퍼유닛의 사시도.
도 5는 도 1의 A-A선 단면도.
도 6은 도 4의 정면도.
도 7a는 도 4에 적용된 마찰패드의 일예를 나타낸 평면도.
도 7b는 도 7a의 B-B선 단면도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate exemplary embodiments of the invention and, together with the description, serve to explain the principles of the invention, Shall not be construed as limiting.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view showing an installation state of a scissor-toothed type vibration isolation device having a hinge frictional damper according to the present invention;
Figure 2 is a front view of Figure 1;
3 is an exploded view of a hinge frictional damper formed on each hinge axis in Fig.
4 is a perspective view of a vibration damper unit according to the present invention.
5 is a sectional view taken along the line AA in Fig.
Figure 6 is a front view of Figure 4;
FIG. 7A is a plan view showing an example of a friction pad applied to FIG. 4; FIG.
Fig. 7B is a sectional view taken along the line BB of Fig. 7A. Fig.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below with reference to the embodiments shown in the accompanying drawings, but the present invention is not limited thereto.
도 1 내지 도 3과 같이 본 실시 예에 따른 '시저 토글식 제진장치'는 일단이 보(1)와 기둥(2)이 만나는 모서리측에 제1힌지축(S1)으로 힌지 연결되는 제진댐퍼유닛(10)과, 일단이 보(1)측에 제2힌지축(S2)으로 힌지 연결되는 보 가새부재(100a)와, 일단이 기둥(2)측에 제3힌지축(S3)으로 힌지 연결되는 기둥 가새부재(100b)를 구비하고, 상기 제진댐퍼유닛(10)과 보 가새부재(100a) 및 기둥 가새부재(100b)의 각 타단은 제4힌지축(S4)에 공통적으로 힌지 연결되어 있다. 또한 제진댐퍼유닛(10)의 작동시 각 힌지축(S1,S2,S3,S4)의 조립틈새에 관계없이 댐핑거동이 일어나기 위해 제1힌지축 내지 제4힌지축에 모두 동일한 힌지 마찰댐퍼(500)가 설치되어 있다.1 to 3, a 'scissor-toggle type vibration isolation device' according to the present embodiment is a vibration damping damper unit in which one end is hinged to a first hinge axis S1 at a corner side where a
제진댐퍼유닛(10)은 도 4 내지 도 7b에서와 같이 서로 대향하는 한 쌍의 제1 및 제2링크 지지몸체(20,30)가 구비된다. 제1 및 제2링크 지지몸체(20,30)는 일정한 간격을 두고 일직선(X)에 서로 마주보고 배치된다.The
제1링크 지지몸체(20)는 제1엔드 연결구(21)를 갖는 링크 연결부재(23)로 이루어져 있다. 제1엔드 연결구(21)는 연결구멍(21a)을 갖는 한 쌍의 플레이트로 구성되어 있다. 제1엔드 연결구(21)는 연결구멍(21a)을 통해 삽입된 제1힌지축(S1)을 통해 보(1)와 기둥(2)의 모서리부에 설치된 정착용 플레이트(502)에 연결되어 있다.The first
본 발명에서 제1엔드 연결구(21)는 이러한 판형 구조에 한정되는 것은 아니다. 링크 연결부재(23)에서 열십자형 단면부(221)의 두께는 후술할 제1링크(40)의 두께와 같거나 이보다 약간 크게 구성할 수 있다. In the present invention, the
제2링크 지지몸체(30)는 제2엔드 연결구(31)와, 제2엔드 연결구(31)에 볼트와 너트의 결합으로 결합된 링크 연결부재(32)로 구성된다. 링크 연결부재(32)는 열십자형 단면을 가지고 후술할 제2링크(50)와 연결되어 있다.The second
제1링크 지지몸체(20)와 제2링크 지지몸체(30)의 사이에는 원주 방향으로 일정 간격을 두고 배치되어 있는 복수쌍의 제1링크 및 제2링크(40,50)가 설치되어 있다. 각 쌍의 제1링크(40)와 제2링크(50)는 각기 그의 일단이 겹쳐져 조임볼트(60)를 통해 힌지 연결되어 있다. 이때 제1링크(40)의 타단은 제1링크 연결부재(23)에 제2링크(50)의 타단은 링크 연결부재(32)에 각기 볼트와 너트를 통해 힌지 연결되어 있다. 이때 각 쌍의 제1링크(40)와 제2링크(50)는 내측으로 일정하게 벌어진 가변각(θ)을 갖고 있다. 이 가변각(θ)은 최초에 180˚ 보다는 작고 45˚보다는 크게 설정된다. 본 실시 예에서 제2링크(50)는 한 쌍으로 분할되어 구성하였으나 하나의 몸체로 구성될 수도 있다.A plurality of pairs of first and
조임볼트(60)는 제1링크(40)와 제2링크(50)가 연결되는 힌지 부위에 각기 설치되어 너트(62)와의 체결력으로 댐핑요소(70)에 가해지는 면압을 조절할 수 있게 되어 있다.The tightening
조임볼트(60)에는 댐핑요소(70)가 삽입되어 있다. 본 실시 예에서 댐핑요소(70)는 제1링크(40)와 제2링크(50)의 사이에 배치되어 있다. 본 실시 예에서 제2링크(50)는 한 쌍으로 구성되어 하나의 조임볼트(60)에 2개의 댐핑요소(70)가 설치되어 있다. 따라서 본 실시 예에서 제1링크(40)와 제2링크(50)는 원주 방향으로 90도 간격마다 설치되어 모두 4개소에 설치되므로 댐핑요소(70)는 모두 8개가 설치된다.A damping element (70) is inserted into the tightening bolt (60). In this embodiment, the damping
댐핑요소(70)는 예로 높은 탄성 강성과 큰 에너지 소산능력을 갖는 판상형의 고감쇠 고무가 될 수 있다. 고감쇠 고무는 개별적으로 제작되어 설치되거나 형틀 내에서 사출하여 설치될 수 있다. 댐핑요소(70)는 다른 예로 판상형의 마찰패드로 구성될 수 있다. 마찰패드는 알루미늄 또는 알루미늄합금에 세라믹입자를 분산강화시킨 알루미늄 복합재료, 탄소-탄소 복합재, 금속섬유(Steel-Fiber)를 사용하는 세미 메탈릭(Semi-Metalic)계 마찰재, 금속섬유 및 유ㆍ무기계 섬유를 혼용 사용하는 로 스틸(Low-Steel)계 마찰재, 금속섬유를 전혀 사용하지 않고 유ㆍ무기계 섬유만 사용하는 논스틸(Non-Steel)계 마찰재 중 어느 하나로 제작된 것이 될 수 있다. 또한 댐핑요소(70)는 도 4a 및 도 4b와 같이 원판(71)의 표면에 마찰패드(72)가 돌출되어 원주 방향으로 다수 개로 배열되어 구성된 것이 될 수 있다.The damping
힌지 마찰댐퍼(500)는 보와 기둥의 해당 부위에 고정 설치되는 정착용 플레이트(502)와, 정착용 플레이트(502)에 각각의 힌지축(S1,S2,S3,S4)을 통해 연결되는 엔드연결수단과, 각기 힌지축(S1,S2,S3,S4)에 삽입되어 정착용 플레이트(502)와 엔드연결수단의 사이에 개재된 하나 이상의 마찰판(506)과, 마찰판(506)이 접하는 정착용 플레이트(502) 또는 엔드연결수단에 부착 고정되어 있는 스테인레스강판(508)과, 상기 마찰판(506)과 스테인레스강판(508)을 강제적으로 상호 압착시키기 위해 각각의 힌지축(S1,S2,S3,S4)에 나사 체결되는 조임너트(510)를 포함하여 구성된다.The hinge
엔드연결수단은 제진댐퍼유닛(10)과 보 가새부재(100a) 및 기둥 가새부재(100b)의 단부에 연결된 제1엔드 연결구(21), 제2엔드 연결구(31)가 될 수 있다. 마찰판(506)은 상기한 마찰패드의 소재와 동일한 것으로 원판으로 제작되어 있다. 본 실시 예에서 상기 마찰판(506)은 부채꼴 형으로 다수개로 분할되어 엔드연결수단의 마찰판 정착홈(21b)에 끼워져 결합되어 있다. 따라서 마찰판(506)은 마찰판 정착홈(21b)에 끼워지면 회전할 수 없는 결합을 가지게 된다. 스테인레스강판(508)은 마찰판(506)과 동일한 면적을 갖는 원판형으로 제작되어 해당 엔드연결수단에 원둘레로 용접되어 설치된다.End connecting means may be a first
이때 마찰판(506)과 스테인레스강판(508)은 한 쌍으로 하여 각 힌지축(S1,S2,S3,S4)에 2쌍 이상으로 조립되어 구성될 수 있다.At this time, the
이와 같이 구성된 시저 토글식 제진장치의 작용을 설명한다.The operation of the cascade toggle type vibration damper thus configured will be described.
먼저, 제진댐퍼유닛(10)은 제1 및 2엔드 연결구(21,31)에 작용하는 하중의 방향에 따라 제1링크(40)와 제2링크(50)의 가변각(θ)이 감소되거나 증가되면서 제진을 수행한다.First, the
즉, 도 4 및 도 6과 같이 제1 및 2엔드 연결구(21,31)에 화살표 C방향으로 압축 하중이 작용하면 제1링크 지지몸체(20)와 제2링크 지지몸체(30)는 서로 가까운 방향으로 이동하게 되고, 이 과정에서 하나의 댐핑요소(70)를 살펴보면 서로 방향을 달리하는 전단력이 작용하게 된다. 그 결과 제1링크(40)와 제2링크(50)의 가변각(θ)은 작아진다. 따라서 댐핑요소(70)가 고감쇠 고무로 제작된 경우 탄성 변형이 일어나고 이 과정에서 발생되는 전단 변형의 저항으로 진동 에너지를 흡수하게 된다.4 and 6, when the compressive load acts on the first and
또한 제1 및 2엔드 연결구(21,31)에 화살표 T방향으로 인장 하중이 작용하면 제1링크 지지몸체(20)와 제2링크 지지몸체(30)는 서로 먼 방향으로 이동하게 되고, 이 과정에서 하나의 댐핑요소(70)를 살펴보면 서로 방향을 달리하는 전단력이 동일하게 작용하게 된다. 그 결과 제1링크(40)와 제2링크(50)의 가변각(θ)은 증가된다. 따라서 댐핑요소(70)가 고감쇠 고무로 제작된 경우 탄성 변형이 일어나고 이 과정에서 발생되는 전단 변형의 저항으로 진동 에너지를 흡수하게 된다.Also, when a tensile load acts on the first and
여기서 제1 및 2엔드 연결구(21,31)에 작용하는 방향에 상관없이 댐핑요소(70)가 마찰패드인 경우 마찰 에너지로 지진 하중을 소산시키게 된다.Here, irrespective of the direction in which the first and
이와 같이 작용하는 제진댐퍼유닛(10)은 원주 방향으로 배열되어 다수 개로 집중되어 있는 댐핑요소(70)를 가지고 있기 때문에 에너지 소산능력이 커진다. 또한 제1링크(40)와 제2링크(50)의 가변각을 이용함으로써 제진폭을 크게 할 수 있다.The
이때 보 가새부재(100a)와 기둥 가새부재(100b)는 제4힌지축(S4)을 따라 추종하면서 제진댐퍼유닛(10)의 거동을 보조하게 된다.At this time, the bracing
한편, 본 발명의 제진 거동시 각 힌지축(S1,S2,S3,S4)에 설치된 힌지 마찰댐퍼(500)에 의해 힌지축(S1,S2,S3,S4)의 조립틈새가 발생되더라도 마찰판(506)과 스테인레스강판(508)간의 마찰 댐핑이 일어나 제진 응답이 지연되는 일은 발생되지 않는다. 즉, 지진 발생시 제진댐퍼유닛(10)과 각 힌지축(S1,S2,S3,S4)이 모두 동시에 제진 거동에 참여하게 되므로 제진성능이 향상된다.Even if the hinge shafts S1, S2, S3, and S4 are assembled by the
한편, 본 발명은 90간격마다 제1링크(40)와 제2링크(50)를 배열하는 구조로 구성하였으나 제1 및 제2링크 지지몸체(20,30)의 형상과 구조 및 크기를 변경하여 그 각도보다 작은 각도의 간격을 가지고 설치될 수도 있다. 또한 위 실시 예와 반대로 제2링크(50)는 제1링크 지지몸체(20)측에 제1링크(40)는 제2링크 지지몸체(30)측에 설치되어 구성될 수도 있다.Although the
또한, 본 실시 예는 마찰판(506)을 엔드연결수단에 설치하고, 스테인레스강판(508)을 정착용 플레이트(502)에 설치하는 구조로 하였으나 그 반대방향으로 구성할 수도 있다.In the present embodiment, the
지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art in light of the above teachings. will be. The invention is not limited by these variations and modifications, but is limited only by the claims appended hereto.
20: 제1링크 지지몸체
21: 제1엔드 연결구
21b: 마찰판 정착홈
23: 링크 연결부재
30: 제2링크 지지몸체
31: 제2엔드 연결구
32: 링크 연결부재
40: 제1링크
50: 제2링크
60: 조임볼트
70: 댐핑요소
500: 힌지 마찰댐퍼
502: 정착용 플레이트
506: 마찰판
510: 조임너트20: first link supporting body
21: first end connector
21b: friction plate fixing groove
23: Link link member
30: second link supporting body
31: second end connector
32: Link link member
40: first link
50: second link
60: Fastening bolt
70: Damping element
500: Hinge friction damper
502: Fixing plate
506:
510: Fastening nut
Claims (8)
일단이 보(1)측에 제2힌지축(S2)으로 힌지 연결되는 보 가새부재(100a)와;
일단이 기둥(2)측에 제3힌지축(S3)으로 힌지 연결되는 기둥 가새부재(100b)를 구비하고;
상기 제진댐퍼유닛(10)과 보 가새부재(100a) 및 기둥 가새부재(100b)의 각 타단은 제4힌지축(S4)에 공통적으로 힌지 연결되고;
상기 제진댐퍼유닛(10)의 작동시 각 힌지축(S1,S2,S3,S4)의 조립틈새에 관계없이 댐핑거동이 일어나기 위해 제1힌지축 내지 제4힌지축에 모두 동일한 힌지 마찰댐퍼(500)가 설치되며,
상기 제진댐퍼유닛(10)은,
서로 대향하는 한 쌍의 제1 및 제2링크 지지몸체(20,30)와;
상호 일단이 겹쳐져 힌지 연결되고 상호 타단이 제1링크 지지몸체(20)와 제2링크 지지몸체(30)에 각기 힌지 연결되어 원주 방향으로 일정 간격을 두고 배치되어 있는 복수쌍의 제1링크 및 제2링크(40,50)와;
상기 제1링크(40)와 제2링크(50)가 연결되는 힌지 부위에 각기 설치되어 댐핑요소(70)에 면압을 일으키는 조임볼트(60); 및
상기 조임볼트(60)에 삽입되어 상기 제1링크(40)와 제2링크(50)의 사이에 배치되어 있는 댐핑요소(70)가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 힌지 마찰댐퍼를 갖는 시저 토글식 제진장치.A damper damper unit 10 hingedly connected to a first hinge axis S1 at a corner side where the beam 1 and the pillar 2 meet;
A brace member 100a hingedly connected to the beam 1 at one end by a second hinge axis S2;
And a pillar brace member (100b) hinged to the pillar (2) side by a third hinge axis (S3);
The other ends of the vibration damper unit 10, the brace member 100a and the pillar brace member 100b are hingedly connected to the fourth hinge axis S4 in common;
In order to cause damping behavior regardless of the assembly clearance of the hinge shafts S1, S2, S3 and S4 during the operation of the vibration damper unit 10, the same hinge friction damper 500 ),
The damper damper unit (10)
A pair of first and second link supporting bodies (20, 30) facing each other;
A plurality of pairs of first links and a plurality of second links, each of which is hinge-connected and hinged to each other and hinged to the first link supporting body (20) and the second link supporting body (30) 2 links (40, 50);
A tightening bolt 60 installed at a hinge portion to which the first link 40 and the second link 50 are connected to cause a surface pressure on the damping element 70; And
And a damping element (70) inserted in the tightening bolt (60) and disposed between the first link (40) and the second link (50). Damping device.
힌지 마찰댐퍼(500)는,
보와 기둥의 해당 부위에 고정 설치되는 정착용 플레이트(502)와;
정착용 플레이트(502)에 각각의 힌지축(S1,S2,S3,S4)을 통해 연결되는 엔드연결수단과;
각기 힌지축(S1,S2,S3,S4)에 삽입되어 정착용 플레이트(502)와 엔드연결수단의 사이에 개재된 하나 이상의 마찰판(506)과;
마찰판(506)이 접하는 정착용 플레이트(502) 또는 엔드연결수단에 부착 고정되어 있는 스테인레스강판(508)과;
상기 마찰판(506)과 스테인레스강판(508)을 강제적으로 상호 압착시키기 위해 각각의 힌지축(S1,S2,S3,S4)에 나사 체결되는 조임너트(510)를 포함한 것을 특징으로 하는 힌지 마찰댐퍼를 갖는 시저 토글식 제진장치.The method according to claim 1,
The hinge friction damper (500)
A fixing plate 502 fixed to the corresponding portion of the beam and the column;
End connecting means connected to the fixing plate 502 through respective hinge shafts S1, S2, S3, S4;
At least one friction plate (506) interposed between the fixing plate (502) and the end connecting means inserted into the hinge shafts (S1, S2, S3, S4), respectively;
A stainless steel plate 508 fixedly attached to the fixing plate 502 or end connecting means with which the friction plate 506 abuts;
And a tightening nut 510 screwed to each of the hinge shafts S1, S2, S3, S4 for forcibly compressing the friction plate 506 and the stainless steel plate 508. The hinge frictional damper And wherein said vibration suppressing device comprises:
상기 마찰판(506)은 부채꼴 형으로 다수개로 분할되어 엔드연결수단의 마찰판 정착홈(21b)에 끼워져 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 힌지 마찰댐퍼를 갖는 시저 토글식 제진장치.3. The method of claim 2,
Wherein the friction plate (506) is divided into a plurality of fan-shaped members and is engaged with the friction plate fixing grooves (21b) of the end connecting means to engage the friction plate (506).
마찰판(506)과 스테인레스강판(508)은 한 쌍으로 하여 각 힌지축(S1,S2,S3,S4)에 2쌍 이상으로 조립되어 있는 것을 특징으로 하는 힌지 마찰댐퍼를 갖는 시저 토글식 제진장치.3. The method of claim 2,
Wherein the friction plate (506) and the stainless steel plate (508) are assembled into two pairs of the hinge shafts (S1, S2, S3, S4) as a pair.
상기 댐핑요소(70)는 판상형의 고감쇠 고무인 것을 특징으로 하는 힌지 마찰댐퍼를 갖는 시저 토글식 제진장치.The method according to claim 1,
Wherein the damping element (70) is a plate-like highly damped rubber.
상기 댐핑요소(70)는 알루미늄 또는 알루미늄합금에 세라믹입자를 분산강화시킨 알루미늄 복합재료, 탄소-탄소 복합재, 금속섬유(Steel-Fiber)를 사용하는 세미 메탈릭(Semi-Metalic)계 마찰재, 금속섬유 및 유ㆍ무기계 섬유를 혼용 사용하는 로 스틸(Low-Steel)계 마찰재, 금속섬유를 전혀 사용하지 않고 유ㆍ무기계 섬유만 사용하는 논스틸(Non-Steel)계 마찰재 중 어느 하나로 제작된 마찰패드로 구성된 것을 특징으로 하는 힌지 마찰댐퍼를 갖는 시저 토글식 제진장치.The method according to claim 1,
The damping element 70 is made of an aluminum composite material in which ceramic particles are dispersed and reinforced in aluminum or an aluminum alloy, a carbon-carbon composite material, a semi-metalic friction material using steel fiber, A friction material made of any one of a low-steel friction material in which organic-inorganic fibers are mixedly used, and a non-steel friction material in which only the organic-inorganic fibers are not used, And the hinge frictional damper.
상기 댐핑요소(70)는 원판(71)의 표면에 마찰패드(72)가 돌출되어 원주 방향으로 다수 개로 배열되어 구성된 것을 특징으로 하는 힌지 마찰댐퍼를 갖는 시저 토글식 제진장치.The method according to claim 1,
Wherein the damping element (70) comprises a plurality of frictional pads (72) protruding from the surface of the disk (71) and arranged in the circumferential direction.
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