KR101910752B1 - 가이드 기구 및 이를 이용한 구조물 지지장치 - Google Patents

Abstract

포트 베어링에서 피스톤의 두께를 획기적으로 줄일 수 있고, 이에 따라 포트 베어링의 무게와 제조단가를 대폭 낮출 수 있고, 상부부재의 경사를 충분하게 그리고 원활하게 받아줄 수 있고, 탄성체가 손상될 우려도 없는 가이드 기구가 개시된다. 상기 가이드 기구는 구멍이 형성된 제1부재에 설치되어 상기 제1부재와 간격을 두고 마주보고 배치된 제2부재와의 사이에서 상기 제1부재에 대한 상기 제2부재의 경사를 허용하고 상기 제1부재에 대한 상기 제2부재의 상대적인 이동을 안내하기 위한 가이드 기구로서, 상기 제2부재와 미끄럼 접촉할 수 있도록 하기 위한 마찰재를 가지는 마찰부재, 상기 마찰부재 배면 쪽에 설치된 탄성체, 상기 마찰부재에 결합되고 상기 마찰부재의 표면보다 안쪽으로 배치되는 결합부와 상기 결합부에서 상기 탄성체를 통과하여 상기 마찰부재 반대편의 상기 탄성체 바깥으로 돌출되고 상기 구멍보다 작은 단면을 가지며 상기 구멍에 삽입하기 위한 축부를 가지는 축부재 및 상기 구멍에 삽입된 상태에서 상기 축부의 저면을 받쳐주거나 상기 축부의 외주면과 상기 구멍 내주면 사이를 탄성적으로 지지하여 상기 축부가 상기 구멍에 대해 기울어지는 것을 허용하는 축부 탄성지지체를 포함하는 구성을 한다.

Description

가이드 기구 및 이를 이용한 구조물 지지장치{Guide device and structure supporting apparatus using the same}

본 발명은 가이드 기구의 개선에 관한 것으로, 특히 교량의 일방향 가동단에 설치하기 위한 포트 베어링(pot bearing)이나 스페리컬 베어링(spherical bearing) 등의 구조물 지지장치에 적합하게 사용될 수 있고, 때에 따라 고정단에 설치되는 구조물 지지장치에도 사용될 수 있는 가이드 기구의 개선 및 이를 이용한 구조물 지지장치의 개선에 대한 것이다.

일반적으로 일방향 가동단 포트 베어링의 가이드 구조는 두 가지 형태의 것이 사용되고 있다. 이와 관련한 종래기술로는 특허 등록번호 10-0877836호(발명의 명칭: 포트 베어링, 발명자: 이효수)의 등록특허공보에 개시되어 있다. 이효수 발명의 일방향 가동 포트 베어링의 가이드는 등록번호 10-0877836호 등록공보의 도 2에 나타낸 바와 같이 베어링판 상면 중앙에 1개의 가이드 홈을 형성하고 상부 플레이트 저면에 하방으로 돌출되게 설치된 가이드레일의 안내를 받도록 구성되거나 도 4에 나타낸 바와 같이 중간플레이트 양 측면에 설치된 2개의 가이드부가 중간플레이트 양 측면을 안내하도록 구성된다. 물론, 가이드는 중간부재와 접촉되어 한 방향으로 이동하는 것을 안내하면서 다른 방향의 수평력에는 저항한다.

다른 형태의 일방향 가동단 구조물 지지장치의 가이드 구조가 특허등록번호 10-0867490호(발명의 명칭: 구조물 지지장치, 발명자: 조영철)의 등록특허공보에 개시되어 있다. 이 조영철 발명의 일방향 가동단 구조물 지지장치의 가이드 구조는 특허등록번호 10-0867490호 등록공보의 도 5 내지 8에 도시되어 있다. 이 도 5 내지 8의 구조물 지지장치는 폴리트론 디스크(Polytron Disk)를 기본으로 하는 디스크 받침이지만 가이드 시스템(Guide System)은 포트 베어링과 같은 형태이다. 도 5 내지 8의 양측의 가이드(안내부)가 중간부재와 접촉되는 것은 아래에 있는 폴리트론 디스크에서의 수평 회전 시 어떠한 간섭 없이 원할하게 회전될 수 있도록 하는 역할도 한다.

한편, 이 조영철 발명의 도 6 내지 8에 나타낸 가이드 구조에서는, 가이드를 지지하는 볼트가 중간부재에 고정된 상태이므로, 수직하중을 받아주는 탄성재에서 허용하는 경사를 제외하면, 가이드 구조 자체만으로는 상부부재의 경사를 충분하게 받아줄 수 없고, 원활하게 경사를 받아주기 어렵고, 마찰재를 중간부재 측면에 고정하여 주는 볼트 둘레의 탄성체나 철판 또는 마찰재가 손상될 우려도 있다. 그리고 탄성체가 압축되고 상부부재가 기울어진 상태에서 상부부재가 상하로 진동하면 볼트가 파손될 우려도 있다.

위에서 설명한 바와 같은 종래의 가이드 시스템에서는 가이드 또는 안내부가 중간부재와 접촉되므로 지진 등의 큰 수평력에도 저항할 수 있도록 하기 위해서는 중간부재의 두께가 많이 두꺼워져야 한다. 이에 따라 종래의 가이드 시스템 구조를 가지는 종래의 구조물 지지장치, 특히 포트 베어링은 무게가 많이 나가고 부피가 커서 취급하기가 어렵고 제조 단가가 높아서 비경제적이라는 단점이 있다.

한편, 일방향 가동단 스페리컬 베어링의 가이드 구조는 등록번호 10-1392504호(발명의 명칭: 고회전 및 고수평저항 스페리컬 베어링, 발명자: 김성규, 지용수, 방인석)의 등록특허공보의 도 1과 도 2에 개시되어 있다. 이 김성규 등의 발명은 상부부재의 충분한 회전(경사) 수용을 위해 하부부재의 측면에 설치되는 측방돌출가이드부재의 표면이 곡면으로 되어 있어 그 제작이 까다롭다. 그뿐만 아니라 이 측방돌출가이드부재의 회전도 허용해야 하므로 방돌출가이드부재를 하부부재 측면에 조립하기도 까다롭다.

본 발명의 목적은 포트 베어링에서 피스톤으로 불리는 중간부재의 두께를 줄일 수 있어서 포트 베어링의 무게와 제조단가를 낮출 수 있고 취급하기 편한 포트 베어링을 만들 수 있도록 해주는 가이드 기구를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 가이드 구조 자체만으로도 상부부재의 경사를 충분하게 그리고 원활하게 받아줄 수 있고, 탄성체가 손상될 우려도 없는 가이드 기구를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 가이드 기구를 구성하는 부품의 곡면 가공이 필요치 않아서 제조하기가 쉬운 가이드 기구를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 탄성체가 압축되고 상부부재가 기울어진 상태에서 상부부재가 상하로 진동하더라도, 마찰재와 탄성체가 안내부와 마주보는 측면에서 이탈하는 것을 방지하는 축부가 파손되는 것을 방지할 수 있는 가이드 기구를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 본 발명에 따른 가이드 기구를 이용한 구조물 지지장치를 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 가이드 기구는 구멍이 형성된 제1부재에 설치되어 상기 제1부재와 간격을 두고 마주보고 배치된 제2부재와의 사이에서 상기 제1부재에 대한 상기 제2부재의 경사를 허용하고 상기 제1부재에 대한 상기 제2부재의 상대적인 이동을 안내하기 위한 가이드 기구로서, 상기 제2부재와 미끄럼 접촉할 수 있도록 하기 위한 마찰재를 가지는 마찰부재; 상기 마찰부재 배면 쪽에 설치된 경사 수용 탄성체; 상기 마찰부재에 결합되고 상기 마찰부재의 표면보다 안쪽으로 배치되는 결합부와 상기 결합부에서 상기 경사 수용 탄성체를 통과하여 상기 마찰부재 반대편의 상기 경사 수용 탄성체 바깥으로 돌출되고 상기 구멍보다 작은 단면을 가지며 상기 구멍에 삽입하기 위한 축부를 가지는 축부재; 및 상기 구멍에 삽입된 상태에서 상기 축부의 외주면 저면을 받쳐주거나 상기 축부의 외주면과 상기 구멍 내주면 사이를 탄성적으로 지지하여 상기 축부가 상기 구멍에 대해 기울어지는 것을 허용하는 축부 기울어짐허용 탄성지지체를 포함하는 구성을 한다.

상기 마찰부재에는 상기 결합부가 결합되는 결합공이 형성되고, 상기 경사 수용 탄성체에는 상기 결합공과 대응하는 위치에 상기 축부재가 통과하는 통공이 형성되고, 상기 결합공과 상기 결합부는 상기 구멍에 가까워질수록 단면적이 작아지는 부분을 가지는 것이 바람직하다.

상기 마찰재는 엔지니어링 플라스틱 또는 PTFE 이고, 상기 경사 수용 탄성체는 고무 경도 40D~70D의 폴리우레탄인 것이 좋다.

상기 마찰부재는 전면에 상기 마찰재가 삽입되어 고정되는 고정홈이 형성되고 상기 축부재에 결합된 캡플레이트와 상기 고정홈에 결합된 상기 마찰재를 구비하여 구성될 수 있다.

상기 경사 수용 탄성체와 접촉하는 상기 제1부재의 표면과 상기 캡플레이트의 표면 중 적어도 하나에는 상기 경사 수용 탄성체가 압축력을 받을 때 과도하게 팽출하는 것을 억제하기 위한 요철이 형성된 것이 바람직하다.

상기 가이드 기구는 상기 제1부재의 평면을 이루는 제1표면에 설치되어 상기 제1표면과 마주보는 상기 제2부재의 평면을 이루는 제2표면의 일 수평방향 이동을 안내할 수 있도록 상기 마찰재와 상기 경사 수용 탄성체는 평판 형상을 하고 있을 수 있다.

상기 경사 수용 탄성체 바깥으로 돌출되어 상기 구멍 속으로 삽입되는 상기 축부의 길이는 상기 구멍의 깊이보다 짧은 것이 바람직하다.

때에 따라, 상기 마찰부재에는 상기 결합부가 결합되는 결합공이 형성되고, 상기 경사 수용 탄성체에는 상기 결합공과 대응하는 위치에 상기 축부재가 통과하는 통공이 형성되고, 상기 결합공은 내주면에 단이 형성된 것이고, 상기 결합부는 상기 단에 걸리는 부분을 가지는 것일 수 있다.

본 발명에 따른 구조물 지지장치는 상부구조물에 설치되는 상부부재, 하부구조물에 설치되는 하부부재 및 상기 상부부재와 하부부재 사이에 설치되고 상기 하부부재에 대한 상기 상부부재의 경사를 허용하는 하중지지부를 구비하여 상기 상부구조물의 하중을 상기 하부부재에 지지하는 구조물 지지장치에서, 상기 상부부재와 상기 하부부재의 간격을 두고 마주보는 부분의 한쪽 측면에 형성된 구멍을 통해 상기 한쪽 측면에 설치된 본 발명에 따른 가이드 기구를 포함하는 구성을 한다.

때에 따라, 본 발명에 따른 구조물 지지장치는 상부구조물에 설치되는 상부부재, 하부구조물에 설치되는 하부부재 및 상기 상부부재와 하부부재 사이에 설치되고 상기 하부부재에 대한 상기 상부부재의 경사를 허용하는 하중지지부를 구비하여 상기 상부구조물의 하중을 상기 하부부재에 지지하는 구조물 지지장치에서, 상기 상부부재와 상기 하부부재 중 하나는 나머지 하나를 향해 형성된 홈을 가지는 홈부재이고, 상기 하중지지부는 상기 홈에 설치되고, 상기 나머지 하나에는 상기 홈부재 쪽으로 돌출되어 상기 홈부재의 좌우 양 측면과 각각 간격을 두고 마주보고 배치되며 평행한 안내부가 구비되고, 상기 홈부재의 양 측면에는 수평방향으로 구멍이 각각 형성되고, 상기 홈부재의 양 측면에는 상기 구멍을 통해 본 발명에 따른 가이드 기구가 설치된 구성을 한다.

상기 하중지지부는 상기 홈에 수용되어 상부구조물의 하중을 탄성적으로 지지하기 위한 탄성부재 및 일부는 상기 홈에 삽입되어 상기 탄성부재의 지지를 받고 일부는 상기 홈의 외부로 돌출되어 상기 나머지 하나와 면접촉하는 피스톤일 수 있다.

때에 따라, 상기 홈은 구면홈이고, 상기 하중지지부는 상기 구면홈에 대응하는 구면을 가지며 일부는 상기 구면홈에 수용되고 일부는 상기 홈 바깥으로 돌출되어 상기 나머지 하나와 면접촉하는 스페리컬 베어링 블록일 수 있다.

어떤 경우에는, 상기 홈은 구면홈이고, 상기 하중지지부는 상기 구면홈에 대응하는 구면을 구비하여 상기 구면홈에 수용된 스페리컬 베어링 블록, 일부는 상기 구면홈에 수용되어 상기 스페리컬 베어링 블록의 지지를 받고 일부는 상기 홈 바깥으로 돌출되어 상기 나머지 하나와 면접촉하는 피스톤을 구비하여 구성된 것일 수 있다.

본 발명에 따르면, 포트 베어링에서 피스톤의 두께를 획기적으로 줄일 수 있고, 이에 따라 포트 베어링의 무게와 제조단가를 대폭 낮출 수 있다.

그리고 본 발명에 따르면, 가이드 구조 자체만으로 상부부재의 경사를 충분하게 그리고 원활하게 받아줄 수 있고, 탄성체가 손상될 우려도 없고, 가이드 기구를 구성하는 부품의 곡면 가공도 필요치 않다.

또한, 본 발명에 따르면, 경사 수용 탄성체가 압축되고 상부부재가 경사진 상태에서 상부부재가 상하로 진동하더라도, 축부재가 함께 기울어질 수 있으므로 축부가 파손되는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 가이드 기구를 이용한 구조물 지지장치의 단면도,
도 2는 도 1 구조물 지지장치의 부분 파단 부분 저면도,
도 3은 본 발명에 따른 가이드 기구가 설치된 상태를 나타낸 부분 확대 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 가이드 기구의 다른 예가 적용된 구조물 지지장치의 부분 단면도,
도 5a와 도 5b는 축부 기울어짐허용 탄성지지체의 예들을 각각 나타낸 단면도,
도 6은 본 발명에 따른 가이드 기구의 다른 설치 예를 나타낸 부분 단면도,
도 7 내지 10은 본 발명에 따른 구조물 지지장치의 또 다른 예들을 각각 나타낸 도면,
도 11은 도 3 실시 예의 변형 예를 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 가이드 기구를 이용한 구조물 지지장치의 단면도이고, 도 2는 도 1 구조물 지지장치의 부분 파단 부분 저면도, 도 3은 본 발명에 따른 가이드 기구가 설치된 상태를 나타낸 부분 확대 단면도이다.

도 1과 2에는 상부구조물(10)에 설치되는 상부부재(110)와 하부구조물(20)에 설치되는 하부부재(120), 상부부재(110)와 하부부재(120) 사이에 설치되는 하중지지부(130) 및 상부부재(110)와 하부부재(120)의 간격을 두고 마주보는 부분의 한쪽 측면에 설치된 본 발명에 따른 가이드 기구(150)를 가지는 구조물 지지장치(100)가 도시되어 있다.

더 자세하게 설명하면, 상부부재(110)는 상부구조물(10)의 저면에 설치되는 것으로, 그 양측 가자장리에 하방으로 각각 돌출된 안내부(111)를 가진다. 이 안내부(111)는 하부부재(120) 쪽으로 돌출되어 표면이 평면인 하부부재(120)의 좌우 양 측면과 각각 간격을 두고 마주보고 배치된다. 하부부재(120)와 마주보는 면의 안내부(111) 표면 역시 평면으로 되어 있다. 이에 따라 하부부재(120)는 상부부재(110)에 대해 일 수평방향 이동을 안내할 수 있다. 이러한 하부부재(120)와 상부부재(110)의 안내부(111) 상호간에는 경사(수직방향에 대한 경사 및/또는 수평방향에 대한 경사) 또는 회전(수직방향으로의 회전 및/또는 수평방향으로의 회전)을 수용할 수 있다.

도 2에서는, 오른쪽 반폭의 상부부재(110)가 생략되어 상부부재(110) 오른쪽에 설치되는 안내부(111)가 생략된 상태이지만, 도 1에서 확인되는 바와 같이 이 실시 예의 좌우 양측의 두 안내부(111)는 서로 평행하다. 바람직하게 상부부재(110)의 저면과 안내부(111)의 내면에는 스테인리스 스틸판과 같은 미끄럼재(S)가 부착되어 있다.

하부부재(120)는 상면에 홈(121)을 가지는 홈부재 형상을 취하고 있으며, 무수축 몰탈(11), 볼트(12), 앵커소켓(13) 등을 통해 하부구조물(20)에 고정된다.

즉, 상부부재(110)의 일부를 구성하는 좌우 양측의 안내부(111)가 홈부재 형상의 하부부재(120)의 좌우 양 측면과 각각 간격을 두고 마주보고 배치된다.

이 실시 예의 하중지지부(130)는 홈(121)에 수용되어 상부구조물(10)의 하중을 탄성적으로 지지하기 위한 탄성부재(131)와 그 위에 설치된 피스톤(133)으로 이루어져 있다. 이러한 하중지지부(130)는 상부부재(110)의 경사를 허용한다.

탄성부재(131)의 상측 가장자리를 따라서는 탄성부재(131)가 피스톤(133)과 홈(121)의 측벽 사이로 빠져나가는 것을 방지하기 위한 황동 등으로 된 금속재 링(132)이 설치된다.

피스톤(133)의 일부는 홈(121)에 삽입되어 탄성부재(131)의 지지를 받고 일부는 홈(121)의 외부로 돌출되어 있다. 이러한 피스톤(133)은 바람직하게, 상측 표면에 설치된 PTFE나 엔지니어링 플라스틱으로 된 미끄럼재(P)를 가지며, 상부부재(110) 저면에 설치된 미끄럼재(S)와 면접촉하고 있다. 이에 따라 상부부재(110)는 구속되지 않은 상태에서는 하중지지부(130)의 지지를 받으며 수평방향으로는 활주 가능하다. 이 피스톤(133)은 안내부(111)로부터 수평력을 받지 않기 때문에 그 두께와 무게를 많이 줄일 수 있고, 본 발명에 따른 포트형 구조물 지지장치(100)의 제조단가를 획기적으로 낮출 수 있도록 해준다.

하부부재(120)와 상부부재(110) 사이 홈(121)의 둘레로는 빗물 등이 내부로 유입되는 것을 방지하기 위한 고무링(R)이 설치된다.

하부부재(120)의 양 측면에는 도 1에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 가이드 기구(150)가 설치되어 있다. 이 가이드 기구(150)의 설치구조는 도 3에 자세히 도시되어 있다.

도 3을 참고하면, 하부부재(120)의 측면에는 구멍(123)이 형성되어 있고, 본 발명에 따른 가이드 기구(150)는 이 구멍(123)을 통해 하부부재(120)의 측면에 설치되어 있다. 구멍(123)은 하부부재(120)의 양 측면에 수평방향으로 각각 설치된다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 가이드 기구(150)는 안내부(111)와 접촉하기 위한 마찰부재(151)를 구비한다. 이 실시 예에서, 마찰부재(151)는 마찰재(151a) 자체로 이루어져 있다. 마찰재(151a)로는 PTFE나 엔지니어링 플라스틱이 적합하다. 이 마찰재(151a)에는 구멍(123)쪽으로 갈수록 점점 좁아지는 결합공(153)이 형성되어 있다. 이 결합공(153)은 구멍(123)쪽으로 갈수록 단면적이 점점 줄어드는 축부재(155)의 결합부(155a)가 결합되는 부분이다. 이 실시 예에서 마찰재(151a)는 평판 형상의 것으로 구성된다. 이러한 마찰부재(151)는 도 3에 나타낸 바와 같이 안내부(111)와 약간의 틈을 두고 설치될 수 있지만, 안내부(111)에 밀착된 상태로 설치될 수도 있음은 물론이다.

마찰부재(151) 배면 쪽에 상부부재(110)의 경사 수용을 위한 경사 수용 탄성체(157)가 설치된다. 이 경사 수용 탄성체(157)로는 고무 경도 40D~70D, 바람직하게 고무 경도 60±5D, 가장 바람직하게 고무 경도 60D의 폴리우레탄이 좋고, 평판 형상의 것이 바람직하다.

이러한 경사 수용 탄성체(157)에는 축부재(155)가 통과하는 통공(157a)이 형성되어 있다. 통공(157a)의 일부는 구멍(123)쪽으로 갈수록 단면적인 줄어드는 부분을 가지는 것이 바람직하다.

이러한 폴리우레탄으로 된 디스크는 통상 폴리트론 디스크(polytron disk)라 칭해지며, 디스크 받침에 널리 사용되고 있으므로 여기에서 자세히 설명하지는 않는다.

또한 심한 곡선교처럼 교축직각방향의 신축이동이 필요치 않을 경우, 교량의 수직방향 회전량(약 0.02Rad. 정도, 그 이상도 가능)만을 수용하면 되므로 경사 수용 탄성체의 두께는 얇게 할 수 있으며, 일반적으로 약 5mm정도면 문제없지만, 교량의 종류나 크기 등에 따라 바람직하게 2-3㎜ 정도의 범위에서 증감될 수 있고, 때에 따라 3㎜ 이상으로도 증감될 수 있다.

위와 같은 경사 수용 탄성체(157)는 상시 설계조건에서 설치된 두께의 약 25-35% 범위에서, 바람직하게 약 30% 변형(deformation)될 수 있도록 설계하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 가이드 기구(150)는 축부재(155)를 가진다. 축부재(155)는 마찰부재(151)에 결합되고 마찰부재(151)의 표면보다 안쪽으로 배치되는 결합부(155a)와 이 결합부(155a)에서 경사 수용 탄성체(157)를 통과하여 마찰부재(151) 반대편의 경사 수용 탄성체(157) 바깥으로 돌출되는 축부(155b)를 갖추고 있다. 축부(155b)는 구멍(123)보다 작은 단면을 가지며 구멍(123)에 삽입된 상태에서 구멍(123)에 대해 기울어질 수 있다. 축부재(155)는 바람직하게, 구멍(123)의 깊이 방향으로도 이동할 수 있는 여유를 가지고 설치된다.

결합부(155a)의 표면이 배치되는 깊이는 경사 수용 탄성체(157)의 허용 압축량 이상으로 하는 것이 바람직하다. 그리고 결합부(155a)의 표면에는 드라이버 등의 공구로 축부재(155)를 회전시킬 수 있도록 공구결합홈(155c)이 형성된 것이 좋다.

경사 수용 탄성체(157) 바깥으로 돌출된 축부(155b)의 길이는 구멍(123)의 깊이보다 짧은 것이 좋다. 그래야 경사 수용 탄성체(157)가 허용 압축량 이상으로 압축 될 때 축부재(155)가 구멍(123)의 깊이 방향으로도 이동할 수 있다.

축부(155b) 외주면에는 뒤에서 설명되는 축부 기울어짐허용 탄성지지체(159)가 축부(155b)에서 빠지는 것을 방지하기 위한 돌기 또는 나선(155d)이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

위와 같은 축부재(155)로는 접시머리 나사가 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 가이드 기구(150)는 구멍(123)에 삽입된 상태에서 축부(155b)의 저면을 받쳐주어 축부(155b)가 일정 이상 높이를 유지할 수 있도록 해주는 축부 기울어짐허용 탄성지지체(159)를 구비한다. 이 축부 기울어짐허용 탄성지지체(159)는 바람직하게 축부(155b)의 외주면과 구멍(123) 내주면 사이를 탄성적으로 지지하여 축부(155b)가 구멍(123)에 대해 기울어지는 것을 허용한다. 이러한 축부 기울어짐허용 탄성지지체(159)로는 부드러운 고무가 적당하고, 구멍(123)에 삽입된 축부(155b)의 높이를 구멍(123)의 중간 정도에 위치시켜 계속적인 경사 또는 회전을 수용할 수 있도록 해준다.

도 1 내지 3을 통해 설명한 본 발명에 따른 구조물 지지장치(100)에서는 상부부재(110)의 전후 또는 좌우의 경사를 허용할 수 있고, 안내부(111)가 설치된 방향에 대해 소정 각도 수평방향으로의 회전을 수용할 수 있다. 또한, 안내부(111)가 설치된 방향에 수직한 방향으로 작용하는 수평력에 대해서도 저항할 수 있다.

이에 따라 본 발명에 따른 가이드 기구(150)는 자체 구조만으로도 상부부재의 경사를 충분하게 그리고 원활하게 받아줄 수 있고, 탄성체가 손상될 우려도 없고, 마찰부재의 곡면 가공도 필요치 않고, 경사 수용 탄성체가 압축되고 상부부재가 기울어진 상태에서 상부부재가 상하로 진동하더라도, 축부재가 함께 경사질 수 있으므로 축부가 파손되는 것을 방지할 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 가이드 기구(150)가 설치된 본 발명의 구조물 지지장치(100)는 상부구조물(10)의 일방향 이동을 안내할 수 있고, 상부부재(110)에 대한 하부부재(120)의 경사 또는 회전을 허용할 수 있다.

위에서 설명한 본 발명에 따른 구조물 지지장치(100)는 상하로 뒤집힌 상태로 설치될 수 있고, 이 경우, 상부부재(110)와 하부부재(120)는 그 역할이서로 바뀐다. 이는 이하의 실시 예에서도 마찬가지이다.

도 4는 본 발명에 따른 가이드 기구의 다른 예가 적용된 구조물 지지장치의 부분 단면도, 도 5a와 도 5b는 축부 기울어짐허용 탄성지지체의 예들을 각각 나타낸 단면도이다.

때에 따라, 본 발명에 따른 가이드 기구(150)의 마찰부재(151)는 마찰재(151a)와 캡플레이트(151b)를 구비하여 구성될 수 있다. 캡플레이트(151b)는 전면에 마찰재(151a)가 삽입되어 고정되는 고정홈(151c)이 형성되고 이 고정홈(151c)에 PTFE나 엔지니어링 플라스틱으로 된 마찰재(151a)가 고정될 수 있다. 캡플레이트(151b)는 축부재(155)에 결합되어 있고, 캡플레이트(151b) 배면에 축부재(155) 외주면에 설치된 경사 수용 탄성체(157)가 결합될 수 있다.

그리고 캡플레이트(151b)의 배면과 하부부재(120)의 측면에는 경사 수용 탄성체(157)가 압축될 때 접촉면에서 미끄러짐이 발생하여 경사 수용 탄성체가 심하게 팽출되는 것을 방지하기 위한 요철이 각각 형성될 수 있다. 이렇게 하면, 캡플레이트(151b)와 하부부재(120) 측면의 표면을 거칠게 하여 압축력 작용 시 접촉되는 부분 상호간의 마찰력을 키워 미끄러짐을 최소화 하고 경사 수용 탄성체 자체만의 압축변형을 유도하여 작은 두께의 경사 수용 탄성체(157)로 하부부재와 상부부재 상호간의 경사 또는 회전을 허용할 수 있도록 할 수 있다.

그리고 어느 정도 큰 수평변위가 필요한 교량에서는 경사 수용 탄성체(157)의 두께가 제법 두꺼워져야 하는데 이때에도 경사 수용 탄성체(157)의 과대한 팽출현상을 막기 위해 캡플레이트(151b)가 필요할 수 있다.

구멍(123)에 설치되는 축부 기울어짐허용 탄성지지체(159)는 도 5a와 도 5b에 나타낸 바와 같이 좌우 양측이 개방된 중공의 원통형의 것이나 안쪽이 막힌 중공의 원통형, 반원통형 등의 것이 사용될 수 있다. 축부 기울어짐허용 탄성지지체(159)는 도 4에 나타낸 바와 같이 1개의 부품으로 구성될 수도 있고, 도 5a와 도 5b에 나타낸 바와 같이 2개의 부품이 조합된 형태로 구성될 수 있다. 때에 따라, 길이가 작은 링 형태의 것 여러 개가 간격을 두고 또는 밀착한 상태로 또는 앞의 두 방식이 혼합된 형태로 축부(155b)의 외주면에 결합된 형태를 취할 수도 있다.

이 실시 예에서, 축부재(155)의 결합부(155a)는 나선으로 형성되어 있다. 축부(155b)의 단면이 다각형 단면의 것인 경우, 축부 기울어짐허용 탄성지지체(159)의 내부도 축부(155b)와 같은 단면 모양을 가질 수 있다.

그리고 구멍(123) 또는 축부(155b)의 단면 형상에 따라 축부 기울어짐허용 탄성지지체(159)의 내주면 또는 외주면이 원형이 아닌 다각형 단면모양을 취할 수 있다.

나머지는 도 1 내지 3을 통해 설명한 것과 같다.

도 6은 본 발명에 따른 가이드 기구의 다른 설치 예를 나타낸 부분 단면도이다.

때에 따라, 도 6에 나타낸 바와 같이 마찰부재(155)가 안내부(111)의 표면에 접촉되어 있는 경우, 축부 기울어짐허용 탄성지지체(159)는 축부(155b)의 저면쪽 만을 받쳐주어 축부(155b)가 필요한 높이를 유지할 수 있도록 설치될 수도 있다.

나머지는 앞에서 설명한 것과 같다.

도 7 내지 10은 본 발명에 따른 구조물 지지장치의 또 다른 예들을 각각 나타낸 도면이다.

도 7과 8은 스페리컬 베어링 형태의 구조물 지지장치(100)에 본 발명이 적용된 것을 나타낸 도면으로, 하부부재(120)에 형성되는 홈(121)이 구면홈 형태로 형성되고, 하중지지부(130)는 구면홈에 대응하는 구면을 가지며 일부는 홈(121)에 수용되고 일부는 홈(121) 바깥으로 돌출되어 상부부재(110)의 저면에 면접촉하는 스페리컬 베어링 블록일 수 있다. 여기에서, 하중지지부(130)는 엔지니어링 플라스틱이 사용될 수 있고, 이 경우, 하중지지부(130) 표면에는 별도의 미끄럼재가 설치되지 않을 수 있다. 그러나 필요에 따라, 하중지지부(130) 표면에 미끄럼재가 설치될 수 있음은 물론이다. 또한, 하중지지부(130)는 금속재로 만들어 질 수 있다.

이 실시 예는 하부부재(120)의 양 측면에 도 3에에 나타낸 바와 같은 가이드 기구(150)가 설치된 것을 보여준다.

때에 따라, 가이드 기구(150)는 도 8에 나타낸 바와 같이 안내부(111)에 형성된 구멍(113)에 설치될 수 있다. 이 경우, 가이드 기구(150)의 마찰부재는 하부부재(120)의 측면의 안내를 받을 수 있다.

나머지는 앞에서 설명한 것과 같다.

도 9는 포트 베어링의 변형된 형태의 구조물 지지장치(100)에 본 발명이 적용된 것을 나타낸 단면도이다. 이 실시 예에서, 앵커볼트(14)와 너트(15)를 통해 하부구조물(20)에 고정되는 하부부재(120)에 형성된 홈(121)은 바닥부가 구면인 구면홈으로 형성되어 있다. 이 홈(121)에 설치되는 하중지지부(130)는 구면홈에 대응하는 구면을 구비하여 홈(121)에 수용된 스페리컬 베어링 블록(135)과 일부는 홈(121)에 수용되어 스페리컬 베어링 블록(135)의 지지를 받고 일부는 홈(121) 바깥으로 돌출되어 표면에 설치된 미끄럼재(P) 등을 통해 상부부재의 저면의 미끄럼재(S)와 면접촉하는 피스톤(133)을 구비하여 구성될 수 있다.

그리고 하부부재(120)의 양 측면에 도 4에서 설명한 바와 같은 가이드 기구(150)가 설치되고, 이 가이드 기구(150)의 마찰부재(151)는 상부구조물(10)에 설치된 상부부재(110)에서 하방으로 돌출되게 설치된 안내부(111)의 안내를 받도록 설치되어 있다.

나머지는 도 4를 통해 설명한 것과 같다.

도 10은 도 1의 변형 예를 나타낸 부분 단면도이다.

때에 따라, 하부부재(120)의 측면은 4각형으로 형성하고, 안내부(111)는 전, 후, 좌, 우의 4방향 모두에 설치하고, 4개 측면 모두에 가이드 기구(150)를 각각 설치한 형태로 구조물 지지장치(100)가 구성될 수 있다. 이러한 구조물 지지장치(100)는 수평이동은 제한되고 상부구조물(110)의 경사를 받아주어야 하는 교량의 고정단에 설치될 수 있다. 이 경우, 가이드 기구(150)는 상부부재(110)가 하부부재(120)에 대해 경사지거나 회전될 때 접촉부위의 상대적인 이동을 안내한다.

때에 따라, 하부부재(120)의 측면과 안내부(111) 모두 원형으로 형성될 수 있다.

나머지는 도 1에서 설명한 것과 같다.

도 11은 도 3 실시 예의 변형 예를 나타낸 도면이다.

도 11을 참고하면, 경사 수용 탄성체(157)에 형성되는 통공(157a)은 내경이 일정한 구멍 형태로 형성될 수 있다. 그리고 마찰부재(151)에 형성되는 결합공(153)은 내주면에 단(151d)이 형성된 구멍 형태로 형성될 수 있다. 이 경우, 축부재(155)의 결합부(155a)는 내주면에 단(151d)이 형성된 구멍 형태의 결합공(153)에 결합되어 단(151d)에 걸림으로써 마찰부재(151)가 축부재(155)에서 이탈되는 것을 방지하는 육각머리 형태나 반구형 머리 형태가 될 수 있다. 이 경우 축부재(155)로는 육각머리 볼트나 반구형 머리 볼트가 사용될 수 있다. 이러한 축부재(155)는 여타의 다른 형태로 다양하게 변형될 수 있는 부분이다.

나머지는 도 3을 통해 설명한 것과 같다.

이상 설명한 본 발명에서, 본 발명에 따른 가이드 기구가 설치되는 구멍이 형성되는 부분(예를 들면, 하부부재의 측면 또는 안내부의 측면)이 특허청구범위 제1항 내지 제6항에서의 제1부재에 해당하고, 이 제1부재와 간격을 두고 마주보고 배치되는 부분(예를 들면, 안내부 또는 하부부재의 측면)이 제2부재에 해당된다.

본 발명은 지지하는 상부구조물의 경사 또는 회전을 허용해야 하는 구조물 지지장치를 만드는 데 이용될 가능성이 있다.

100: 구조물 지지장치 110: 상부부재
111: 안내부 120: 하부부재
121: 홈 130: 하중지지부
131: 탄성부재 133: 피스톤
150: 가이드 기구 151: 마찰부재
151a: 마찰재 151b: 캡플레이트
155: 축부재 155a: 결합부
155b: 축부 157: 경사 수용 탄성체
159: 축부 기울어짐허용 탄성지지체

Claims (13)

1. 구멍이 형성된 제1부재에 설치되어 상기 제1부재와 간격을 두고 마주보고 배치된 제2부재와의 사이에서 상기 제1부재에 대한 상기 제2부재의 경사를 허용하고 상기 제1부재에 대한 상기 제2부재의 상대적인 이동을 안내하기 위한 가이드 기구로서,
   상기 제2부재의 표면과 마주보고 배치되어 상기 제2부재의 표면과 미끄럼 접촉할 수 있도록 하기 위한 마찰재를 가지는 마찰부재;
   상기 마찰부재 배면 쪽에 설치되어 상기 마찰부재를 상기 제1부재에 탄성적으로 지지하여 상기 제1부재에 대한 상기 제2부재의 경사를 수용하는 경사 수용 탄성체;
   상기 마찰부재에 결합되고 상기 제2부재의 표면과 미끄럼 접촉되는 상기 마찰부재의 표면보다 안쪽으로 배치되는 결합부와 상기 결합부에서 상기 경사 수용 탄성체를 통과하여 상기 마찰부재 반대편의 상기 경사 수용 탄성체 바깥으로 돌출되고 상기 구멍보다 작은 단면을 가지며 상기 구멍에 삽입하기 위한 축부를 가지는 축부재; 및
   수평으로 배치되는 상기 구멍에 삽입된 상태에서 상기 축부의 외주면 저면을 받쳐주거나 상기 축부의 외주면과 상기 구멍 내주면 사이를 탄성적으로 지지하여 상기 축부가 수평으로 배치되는 상기 구멍에 대해 기울어지는 것을 허용하여 상기 경사 수용 탄성체가 상기 제2부재에 의해 상기 제1부재쪽으로 압축되고 상기 제2부재가 상기 제1부재에 대해 경사진 상태에서 상기 제2부재가 상하로 진동하더라도 상기 축부가 기울어질 수 있게 함으로써 상기 축부가 파손되는 것을 방지하는 축부 기울어짐허용 탄성지지체를 포함하는 것을 특징으로 하는 가이드 기구.
2. 제1항에서, 상기 마찰부재에는 상기 결합부가 결합되는 결합공이 형성되고, 상기 경사 수용 탄성체에는 상기 결합공과 대응하는 위치에 상기 축부재가 통과하는 통공이 형성되고,
   상기 결합공과 상기 결합부는 상기 구멍에 가까워질수록 단면적이 작아지는 부분을 가지는 것을 특징으로 하는 가이드 기구.
3. 제1항에서, 상기 마찰재는 엔지니어링 플라스틱 또는 PTFE 이고, 상기 경사 수용 탄성체는 고무 경도 40D~70D의 폴리우레탄인 것을 특징으로 하는 가이드 기구.
4. 제1항에서, 상기 마찰부재는 전면에 상기 마찰재가 삽입되어 고정되는 고정홈이 형성되고 상기 축부재에 결합된 캡플레이트와 상기 고정홈에 결합된 상기 마찰재를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 가이드 기구.
5. 제4항에서, 상기 경사 수용 탄성체와 접촉하는 상기 제1부재의 표면과 상기 캡플레이트의 표면 중 적어도 하나에는 상기 경사 수용 탄성체가 압축력을 받을 때 과도하게 팽출하는 것을 억제하기 위한 요철이 형성된 것을 특징으로 하는 가이드 기구.
6. 제1항에서, 상기 가이드 기구는 상기 제1부재의 평면을 이루는 제1표면에 설치되어 상기 제1표면과 마주보는 상기 제2부재의 평면을 이루는 제2표면의 일 수평방향 이동을 안내할 수 있도록 상기 마찰재와 상기 경사 수용 탄성체는 평판 형상을 하고 있는 것을 특징으로 하는 가이드 기구.
7. 제1항에서, 상기 경사 수용 탄성체 바깥으로 돌출되어 상기 구멍 속으로 삽입되는 상기 축부의 길이는 상기 구멍의 깊이보다 짧은 것을 특징으로 하는 가이드 기구.
8. 제1항에서, 상기 마찰부재에는 상기 결합부가 결합되는 결합공이 형성되고,
   상기 경사 수용 탄성체에는 상기 결합공과 대응하는 위치에 상기 축부재가 통과하는 통공이 형성되고,
   상기 결합공은 내주면에 단이 형성된 것이고, 상기 결합부는 상기 단에 걸리는 부분을 가지는 것을 특징으로 하는 가이드 기구.
9. 상부구조물에 설치되는 상부부재, 하부구조물에 설치되는 하부부재 및 상기 상부부재와 상기 하부부재 사이에 설치되고 상기 하부부재에 대한 상기 상부부재의 경사를 허용하는 하중지지부를 구비하여 상기 상부구조물의 하중을 상기 하부부재에 지지하는 구조물 지지장치에서,
   상기 상부부재와 상기 하부부재의 간격을 두고 서로 마주보는 부분의 한쪽 측면에 형성된 구멍을 통해 상기 한쪽 측면에 설치된 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 가이드 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물 지지장치.
10. 상부구조물에 설치되는 상부부재, 하부구조물에 설치되는 하부부재 및 상기 상부부재와 상기 하부부재 사이에 설치되고 상기 하부부재에 대한 상기 상부부재의 경사를 허용하는 하중지지부를 구비하여 상기 상부구조물의 하중을 상기 하부부재에 지지하는 구조물 지지장치에서,
    상기 상부부재와 상기 하부부재 중 하나는 나머지 하나를 향해 형성된 홈을 가지는 홈부재이고,
    상기 하중지지부는 상기 홈에 설치되고,
    상기 나머지 하나에는 상기 홈부재 쪽으로 돌출되어 상기 홈부재의 좌우 양 측면과 각각 간격을 두고 마주보고 배치되며 평행한 안내부가 구비되고,
    상기 홈부재의 양 측면에는 수평방향으로 구멍이 각각 형성되고,
    상기 홈부재의 양 측면에는 상기 구멍을 통해 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 가이드 기구가 설치된 것을 특징으로 하는 구조물 지지장치.
11. 제10항에서, 상기 하중지지부는 상기 홈에 수용되어 상기 상부구조물의 하중을 탄성적으로 지지하기 위한 탄성부재 및 일부는 상기 홈에 삽입되어 상기 탄성부재의 지지를 받고 일부는 상기 홈의 외부로 돌출되어 상기 나머지 하나와 면접촉하는 피스톤인 것을 특징으로 하는 구조물 지지장치.
12. 제10항에서, 상기 홈은 구면홈이고,
    상기 하중지지부는 상기 구면홈에 대응하는 구면을 가지며 일부는 상기 구면홈에 수용되고 일부는 상기 홈 바깥으로 돌출되어 상기 나머지 하나와 면접촉하는 스페리컬 베어링 블록인 것을 특징으로 하는 구조물 지지장치.
13. 제10항에서, 상기 홈은 구면홈이고,
    상기 하중지지부는 상기 구면홈에 대응하는 구면을 구비하여 상기 구면홈에 수용된 스페리컬 베어링 블록과, 일부는 상기 구면홈에 수용되어 상기 스페리컬 베어링 블록의 지지를 받고 일부는 상기 홈 바깥으로 돌출되어 상기 나머지 하나와 면접촉하는 피스톤을 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 구조물 지지장치.

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