KR20060087106A - Semiactive apparatus for damping vibration of structures - Google Patents

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KR20060087106A KR1020050007929A KR20050007929A KR20060087106A KR 20060087106 A KR20060087106 A KR 20060087106A KR 1020050007929 A KR1020050007929 A KR 1020050007929A KR 20050007929 A KR20050007929 A KR 20050007929A KR 20060087106 A KR20060087106 A KR 20060087106A
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단국대학교 산학협력단
이호근
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Abstract

본 발명은, 고정판과, 중심으로부터 편심되는 축을 중심으로 회전 가능한 구조로 고정판에 결합되며 회전각 변화에 따라 고정판과의 접촉면 넓이가 변경되는 회전판과, 회전판의 회전에 의해 고정판과 회전판이 접촉 및 접촉 해제되는 부위에 결합되는 마찰편과, 회전판과 고정판이 상시 접촉되는 부위에 마련되는 유변성 유체와, 유변성 유체에 자기장을 공급하는 코일과, 코일에 전원을 인가하는 전원부를 포함하는 댐퍼와; 일단이 고정판에 결합되고 타단이 제 1 구조물에 힌지 결합되는 제 1 링크부재와; 일단이 회전판에 결합되고 타단이 제 1 구조물과의 거리가 변경 가능한 제 2 구조물에 결합되는 제 2 링크부재를 포함하도록 구성되어, 구조물에 인가되는 외력의 크기에 따라 구조물을 보호하는 댐핑력이 변경되고 구조물에 장착된 이후에도 용이하게 댐핑력이 변경될 수 있는 반능동형 구조물 진동 감쇠장치를 제공한다.The present invention provides a fixed plate, a rotating plate coupled to the fixed plate in a structure rotatable about an axis eccentric from the center, and the contact plate and the rotating plate are in contact with each other by the rotation of the rotating plate and the rotating plate whose contact surface area with the fixed plate is changed in accordance with the rotation angle change. A damper including a friction piece coupled to a release portion, a rheological fluid provided at a portion where the rotating plate and the fixed plate are in constant contact with each other, a coil supplying a magnetic field to the rheological fluid, and a power supply unit applying power to the coil; A first link member having one end coupled to the fixed plate and the other end hinged to the first structure; And a second link member having one end coupled to the rotating plate and the other end coupled to the second structure capable of changing a distance from the first structure, such that the damping force for protecting the structure is changed according to the magnitude of the external force applied to the structure. And it provides a semi-active structure vibration damping device that can be easily changed the damping force even after being mounted on the structure.

구조물, 진동, 감쇠, 댐퍼, 마찰, 유변성 유체Structures, vibration, damping, dampers, friction, rheological fluids

Description

반능동형 구조물 진동 감쇠장치 { Semiactive apparatus for damping vibration of structures }Semiactive apparatus for damping vibration of structures}

도 1은 종래의 진동 감쇠장치가 구조물에 장착된 형상을 도시하는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a shape in which a conventional vibration damping device is mounted on a structure.

도 2는 본 발명에 의한 반능동형 구조물 진동 감쇠장치가 구조물에 결합된 형상을 도시하는 정면도이다.2 is a front view showing a shape in which the semi-active structure vibration damping device according to the present invention is coupled to a structure.

도 3은 도 2에 도시된 댐퍼의 분해사시도이다.3 is an exploded perspective view of the damper shown in FIG. 2.

도 4는 도 2에 도시된 A-A선을 따라 절단한 단면도이다.4 is a cross-sectional view taken along the line A-A shown in FIG. 2.

도 5는 도 2에 도시된 상태에서 구조물의 구조가 변형된 형상을 도시하는 정면도이다.FIG. 5 is a front view illustrating a shape in which a structure of a structure is modified in the state shown in FIG. 2.

도 6은 하나의 댐퍼에 두개의 프레임이 결합되도록 구성되는 본 발명에 의한 반능동형 구조물 진동 감쇠장치의 제 2 실시예를 도시하는 정면도이다.6 is a front view showing a second embodiment of the semi-active structure vibration damping apparatus according to the present invention, in which two frames are coupled to one damper.

도 7은 도 6에 도시된 상태에서 구조물의 구조가 변형된 형상을 도시하는 정면도이다.FIG. 7 is a front view illustrating a shape in which a structure of a structure is modified in the state shown in FIG. 6.

도 8은 댐퍼에 프레임이 힌지 결합되도록 구성되는 본 발명에 의한 반능동형 구조물 진동 감쇠장치의 제 3 실시예를 도시하는 정면도이다.8 is a front view showing a third embodiment of the semi-active structure vibration damping apparatus according to the present invention, which is configured to hinge the frame to the damper.

도 9는 도 8에 도시된 상태에서 구조물의 구조가 변형된 형상을 도시하는 정 면도이다.FIG. 9 is a view illustrating a shape in which a structure of a structure is modified in the state shown in FIG. 8.

도 10은 하나의 댐퍼에 두개의 프레임이 힌지 결합되도록 구성되는 본 발명에 의한 반능동형 구조물 진동 감쇠장치의 제 4 실시예를 도시하는 정면도이다.FIG. 10 is a front view showing a fourth embodiment of the semi-active structure vibration damping device according to the present invention, in which two frames are hinged to one damper.

도 11은 도 10에 도시된 상태에서 구조물의 구조가 변형된 형상을 도시하는 정면도이다.FIG. 11 is a front view illustrating a shape in which a structure of a structure is modified in the state shown in FIG. 10.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100 : 댐퍼 110 : 고정판100: damper 110: fixed plate

120 : 회전판 132 : 볼트120: rotating plate 132: bolt

134 : 너트 140 : 마찰편134: nut 140: friction piece

150 : 유변성 유체 162 : 코일150 rheological fluid 162 coil

170 : 제어부 200 : 프레임170: control unit 200: frame

210 : 제 1 링크부재 220 : 제 2 링크부재210: first link member 220: second link member

본 발명은 구조물의 진동을 감쇠시키는 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 회전각에 따라 회전저항력이 변경되는 힌지형 댐퍼를 사용하여 건물에 인가되는 진동을 감쇠시키는 장치에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus for damping vibration of a structure, and more particularly, to an apparatus for damping vibration applied to a building by using a hinged damper whose rotational resistance is changed according to a rotation angle.

구조물 부재가 수평 외부 힘을 받는 경우에, 비틀림 또는 유사한 수평 이동이 일어난다. 특히 건물 구조물 또는 타워에서 발생되는 비틀림은 구조물의 상태에 심각한 충격 또는 심지어 붕괴를 초래할 수도 있다.When the structural member is subjected to a horizontal external force, torsion or similar horizontal movement occurs. Torsion, in particular in building structures or towers, can result in severe impact or even collapse of the structure.

상기와 같이 구조물에 인가되는 충격 및 진동을 흡수하기 위한 진동 감쇠장치는 구조물, 예를 들어 가옥 또는 유사한 건물 구조물을 보호하는 중요한 역할을 수행하며, 상기 진동 감쇠장치는 수많은 변형 형태로 존재한다. 진동 감쇠장치는 일반적으로 건물의 구조물 부재들 사이에 부착된 두 개의 이동 부분들 사이의 마찰력에 의해서나 혹은 제한된 튜브를 통해 두 개의 챔버들 사이에 유동하여 가압하는 유체에 의해서 움직임을 감쇠시키는 수단으로서, 외부 상태에 대응하는 감쇠 효과를 능동적으로 변화시키는 능동 댐퍼와 일정한 크기의 감쇠 효과를 갖는 수동 댐퍼(passive damper)들이 있다. As described above, the vibration damping device for absorbing the shock and vibration applied to the structure plays an important role in protecting the structure, for example, a house or a similar building structure, and the vibration damping device exists in many variations. Vibration damping devices are generally means of damping movement by frictional forces between two moving parts attached between structural members of a building or by fluid flowing and pressurizing between two chambers through a restricted tube. For example, there are active dampers that actively change the damping effect corresponding to an external state, and passive dampers having a predetermined magnitude of damping effect.

이하 첨부된 도면을 참조하여 종래의 댐퍼에 관하여 설명한다.Hereinafter, a conventional damper will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 종래의 진동 감쇠장치가 구조물에 장착된 형상을 도시하는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a shape in which a conventional vibration damping device is mounted on a structure.

도 1에 도시된 바와 같이 종래의 진동 감쇠장치는, 제 1 구조물(1) 및 제 2 구조물(2) 사이에 결합된다.As shown in FIG. 1, a conventional vibration damping device is coupled between the first structure 1 and the second structure 2.

회전 조인트(6)에 의해 제 1 부재(7)의 타단은 제 1 구조물(1)에 연결되고, 제 2 부재(4)의 타단은 제 2 구조물(2)에 연결되며, 제 1 부재(7)와 제 2 부재(4)의 각 일단이 연결된다. 각각의 회전 조인트(6)는 구조물(1, 2) 및 부재(4, 7)을 관통하여 연장하는 볼트에 의해 고정된다.The other end of the first member 7 is connected to the first structure 1 by the rotary joint 6, the other end of the second member 4 is connected to the second structure 2, and the first member 7 is connected to the second structure 2. ) And each end of the second member 4 are connected. Each rotary joint 6 is secured by bolts extending through the structures 1, 2 and the members 4, 7.

회전 조인트(6)들 중의 하나에서 또는 각각의 회전 조인트(6)에는 감쇠 부재(3)가 결합되며, 이때 감쇠 부재(3)는 각 부재(4, 7)의 회전을 저지할 수 있도록 마찰력이 크고 외부 진동을 흡수할 수 있도록 탄성이 있는 재료로 이루어져 있다. 진동 감쇠장치의 댐핑력의 크기는 회전 조인트(3)의 체결력에 따라 변경된다.At one of the rotary joints 6 or at each of the rotary joints 6 a damping member 3 is coupled, wherein the damping member 3 has a frictional force so as to prevent rotation of the respective members 4, 7. It is large and made of elastic material to absorb external vibrations. The magnitude of the damping force of the vibration damping device is changed in accordance with the fastening force of the rotary joint (3).

통상적으로 감쇠 부재(3, 5)는 브레이크 혹은 클러치로 알려진 석면을 함유한 재료나, 또는 두껍고 부드러운 실리콘 패드로 제조된다. 따라서 제 1 구조물(1)과 제 2 구조물(2)의 상호 간격이 변경되거나 뒤틀리도록 인가되는 외력은 감쇠 부재(3)에 흡수된다.The damping members 3, 5 are typically made of a material containing asbestos, known as brakes or clutches, or thick, soft silicone pads. Therefore, the external force applied so that the mutual spacing between the first structure 1 and the second structure 2 is changed or twisted is absorbed by the damping member 3.

또한, 감쇠 부재(3)는 점탄성 재료의 하나 이상의 층과 마찰 재료의 하나 이상의 층으로 구성된 샌드위치 구조인 양쪽 종류들의 재료의 하나 이상의 부분들을 포함하는 경우도 있다. The damping member 3 may also include one or more parts of both kinds of material, which are sandwich structures consisting of one or more layers of viscoelastic material and one or more layers of friction material.

그러나, 이와 같은 종래의 감쇠장치는 구조물에 인가되는 외력의 크기와 관계없이 동일한 크기로 구조물을 지지하므로 구조물에 인가되는 외력이 큰 경우에는 구조물의 변형을 막을 수 없고, 구조물에 장착된 이후에는 댐핑력의 제어가 불가하므로 각종 조건이 변화함에 따라 댐핑력의 변경이 요구되는 경우 댐퍼까지 접근하여 볼트(50)를 조이거나 풀어서 댐핑력을 조절해야 한다는 불편함이 있었다. However, such a conventional damping device supports the structure with the same size irrespective of the magnitude of the external force applied to the structure, so that the deformation of the structure cannot be prevented when the external force applied to the structure is large, and it is damped after being mounted on the structure. Since the force cannot be controlled, there is an inconvenience that the damping force must be adjusted by tightening or releasing the bolt 50 by approaching the damper when a change in the damping force is required as various conditions change.

특히 상기와 같은 구조로 구성되는 댐퍼가 대형 건축 구조물에 장착되는 경우, 댐퍼까지의 접근성이 용이하지 아니하므로 댐핑력 조절작업은 더욱 어려워진 다.In particular, when the damper composed of the above structure is mounted on a large building structure, the damping force adjustment operation becomes more difficult because the access to the damper is not easy.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 구조물에 인가되는 외력의 크기에 따라 구조물을 보호하는 댐핑력이 변경되고, 구조물에 장착된 이후에도 용이하게 댐핑력을 변경시킬 수 있는 진동 감쇠장치를 제공하는데 목적이 있다.
The present invention has been made to solve the above problems, the damping force for protecting the structure is changed according to the magnitude of the external force applied to the structure, vibration damping that can easily change the damping force even after being mounted on the structure The purpose is to provide a device.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 의한 반능동형 구조물 진동 감쇠장치는, 고정판과, 중심으로부터 편심되는 축을 중심으로 회전 가능한 구조로 고정판에 결합되는 회전판을 포함하는 댐퍼와; 일단이 회전판에 결합되는 프레임을 포함하여 구성된다.Semi-active structure vibration damping device according to the present invention for solving the above problems, and a damper including a fixed plate and a rotating plate coupled to the fixed plate in a structure rotatable about an axis eccentric from the center; One end is configured to include a frame coupled to the rotating plate.

또한 본 발명에 의한 반능동형 구조물 진동 감쇠장치는, 고정판과, 중심으로부터 편심되는 축을 중심으로 회전 가능한 구조로 고정판에 결합되는 회전판을 포함하는 댐퍼와; 일단이 고정판에 결합되는 제 1 링크부재와; 일단이 회전판에 결합되는 제 2 링크부재를 포함하도록 구성될 수도 있다.In addition, the semi-active structure vibration damping device according to the present invention, the damper including a fixed plate and a rotating plate coupled to the fixed plate in a structure rotatable about an axis eccentric from the center; A first link member having one end coupled to the fixed plate; One end may be configured to include a second link member coupled to the rotating plate.

이때, 제 1 링크부재와 제 2 링크부재가 각각 고정판과 회전판에 고정 결합되는 경우, 제 1 링크부재와 제 2 링크부재의 결합각은 180도 미만으로 구성됨이 바람직하다. In this case, when the first link member and the second link member are fixedly coupled to the fixed plate and the rotating plate, respectively, the coupling angle of the first link member and the second link member is preferably configured to be less than 180 degrees.

또한, 제 1 링크부재와 제 2 링크부재가 각각 고정판과 회전판에 회전 가능한 구조로 결합되는 경우, 제 1 링크부재와 제 2 링크부재는 각각 고정판과 회전판의 가장자리에 결합됨이 바람직하다. 이때, 본 발명에 의한 진동 감쇠장치는, 타단이 제 1 구조물의 서로 다른 지점에 힌지 결합되고 일단이 서로 다른 지점의 고정판 가장자리에 힌지 결합되는 두 개의 제 1 링크부재와, 타단이 제 2 구조물의 서로 다른 지점에 힌지 결합되고 일단이 서로 다른 지점의 회전판 가장자리에 힌지 결합되는 두 개의 제 1 링크부재를 포함하도록 구성될 수 있다.In addition, when the first link member and the second link member are coupled to the fixed plate and the rotating plate in a rotatable structure, respectively, the first link member and the second link member are preferably coupled to the edge of the fixed plate and the rotating plate, respectively. In this case, the vibration damping device according to the present invention includes two first link members having the other end hinged to different points of the first structure and one end hinged to the fixing plate edges of different points, and the other end of the second structure. It may be configured to include two first link members hinged to different points and one end hinged to the rotary plate edge of the different point.

고정판과 회전판은 회전판의 회전축을 관통하는 볼트와 너트에 의해 체결된다.The stationary plate and the rotating plate are fastened by bolts and nuts passing through the rotating shaft of the rotating plate.

회전판은 회전각 변화에 따라 고정판과의 접촉면 넓이가 변경되는 형상으로 형성되고, 회전판의 회전에 의해 고정판과 회전판이 접촉 및 접촉 해제되는 부위에 마찰편이 추가로 구비된다.The rotating plate is formed in a shape in which the contact surface area with the fixed plate is changed in accordance with the rotation angle change, and the friction piece is further provided at a portion where the fixed plate and the rotating plate are contacted and released by the rotation of the rotating plate.

또한, 회전판과 고정판이 상시 접촉되는 부위에는 자기장 변화에 따라 점성이 변화되는 유변성 유체가 마련되고, 유변성 유체에 자기장을 공급하는 코일과, 코일에 전원을 인가하는 전원부가 추가로 구비된다.In addition, a rheological fluid whose viscosity changes according to a magnetic field change is provided at a portion where the rotating plate and the fixed plate are in constant contact with each other, and a coil for supplying a magnetic field to the rheological fluid and a power supply unit for applying power to the coil are further provided.

이때, 전원부의 동작을 제어하기 위한 제어부가 마련됨이 바람직하다.At this time, it is preferable that a control unit for controlling the operation of the power supply unit is provided.

고정판과 상시 접촉되는 부위의 회전판 일면에는 유변성 유체가 채워지는 유체홈이 형성된다.One surface of the rotating plate of the portion that is in constant contact with the fixed plate is formed with a fluid groove filled with the rheological fluid.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 반능동형 구조물 진동 감쇠장 치의 실시예를 설명한다.Hereinafter, an embodiment of a semi-active structure vibration damping device according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 의한 반능동형 구조물 진동 감쇠장치가 구조물에 결합된 형상을 도시하는 정면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 댐퍼(100)의 분해사시도이며, 도 4는 도 2에 도시된 A-A선을 따라 절단한 단면도이다.FIG. 2 is a front view illustrating a shape in which a semi-active structure vibration damping apparatus according to the present invention is coupled to a structure, FIG. 3 is an exploded perspective view of the damper 100 shown in FIG. 2, and FIG. 4 is shown in FIG. 2. It is sectional drawing cut along the AA line.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 반능동형 구조물 진동 감쇠장치는, 제 1 구조물(10)에 고정 결합되는 댐퍼(100)와, 일단이 댐퍼(100)에 결합되고 타단이 제 1 구조물(10)과의 거리가 변경 가능한 제 2 구조물(20)에 힌지 결합되는 프레임(200)을 포함하여 구성된다.2 to 4, the semi-active structure vibration damping apparatus according to the present invention includes a damper 100 fixedly coupled to the first structure 10, one end of which is coupled to the damper 100, and the other end of which is provided. 1 is configured to include a frame 200 which is hinged to the second structure 20, the distance from the structure 10 is changeable.

본 실시예에서 댐퍼(100)와 프레임(200)은, 제 1 고정수단(12)과 제 2 고정수단(22)에 의해 각각 제 1 구조물(10)과 제 2 구조물(20)에 결합되고 있지만, 별도의 고정수단 없이 직접 구조물에 결합될 수 있다.In this embodiment, the damper 100 and the frame 200 are coupled to the first structure 10 and the second structure 20 by the first fixing means 12 and the second fixing means 22, respectively. It may be directly coupled to the structure without a separate fixing means.

댐퍼(100)는, 내부에 소정 공간의 유체홈(212)이 마련된 원판 형상으로 형성되며 제 1 고정수단(12)에 의해 제 1 구조물(10)에 고정되는 고정판(110)과, 고정판(110)보다 작은 지름을 갖는 원판 형상으로 형성되며 회전축이 중심축으로부터 상향으로 일정간격 편심되도록 볼트(132) 및 너트(134)로 유체홈(212)이 폐쇄되도록 고정판(110)에 결합되는 회전판(120)과, 유체홈(212) 내에 마련되는 유변성 유체(150)와, 유변성 유체(150)의 외부면을 감싸도록 결합되어 유변성 유체(150)에 자기장을 공급하는 코일(162)과, 코일(162)에 전원을 인가하는 전원부와, 전원부의 동작을 제어하기 위한 제어부(170)를 포함하여 구성된다. 이때 코일(162)은 유변성 유체(150)와 직접 접촉되지 아니하도록 유체홈(212)의 외측 벽면과 일정간격 이격 되도록 결합됨이 바람직하다.The damper 100 is formed in a disk shape having a fluid groove 212 in a predetermined space therein, and a fixing plate 110 fixed to the first structure 10 by the first fixing means 12 and the fixing plate 110. Rotating plate 120 is formed in a disk shape having a diameter smaller than) and coupled to the fixed plate 110 so that the fluid groove 212 is closed with the bolt 132 and the nut 134 so that the rotation axis is eccentrically upward from the central axis ), A rheological fluid 150 provided in the fluid groove 212, a coil 162 coupled to surround an outer surface of the rheological fluid 150 to supply a magnetic field to the rheological fluid 150, It includes a power supply unit for applying power to the coil 162, and a control unit 170 for controlling the operation of the power supply unit. At this time, the coil 162 is preferably coupled to be spaced apart from the outer wall surface of the fluid groove 212 so as not to be in direct contact with the rheological fluid 150.

회전축을 중심으로 회전을 함에 따라 회전판(120)과의 접촉면적이 넓어지도록 고정판(110)에는 마찰편(140)이 구비된다. 예를 들어, 고정판(110)에는 회전판(120)과 접촉되는 면의 상측 가장자리에 고정판(110)보다 마찰력이 큰 마찰편(140)이 구비된다. 따라서 도 2에 도시된 바와 같이, 고정판(110)과 회전판(120) 중심이 일치하도록 위치되는 경우 마찰편(140)은 회전판(120)에 접촉되지 아니하고, 회전판(120)이 회전하여 고정판(110)과 회전판(120) 중심이 어긋나도록 위치되는 경우 마찰편(140)은 회전판(120)에 접촉된다. 본 실시예에서는 고정판(110)과 회전판(120)이 원판 형상으로 형성되고 있으나, 고정판(110)과 회전판(120)의 형상은 이에 한정되지 아니하고 다양하게 변경될 수 있다. 또한, 유체홈(122)과 마찰편(220)의 결합위치는 본 실시예에 도시된 바와 같이 고정판(110)에 마련되도록 한정되지 아니하고, 회전판(120)판에 마련될 수도 있다. As the rotation around the axis of rotation, the friction plate 140 is provided on the fixed plate 110 so that the contact area with the rotating plate 120 is widened. For example, the fixing plate 110 is provided with a friction piece 140 having a greater frictional force than the fixing plate 110 at the upper edge of the surface in contact with the rotating plate 120. Therefore, as shown in FIG. 2, when the fixing plate 110 and the rotating plate 120 are positioned to coincide with each other, the friction piece 140 does not contact the rotating plate 120, but the rotating plate 120 rotates to fix the fixing plate 110. In the case where the center of the rotating plate 120 is offset from each other, the friction piece 140 contacts the rotating plate 120. In this embodiment, the fixing plate 110 and the rotating plate 120 is formed in a disk shape, the shape of the fixing plate 110 and the rotating plate 120 is not limited to this and can be variously changed. In addition, the coupling position of the fluid groove 122 and the friction piece 220 is not limited to being provided on the fixed plate 110 as shown in the present embodiment, it may be provided on the rotating plate 120 plate.

따라서 유체홈(122)에 담겨진 유변성 유체(150)는 고정판(110)과 회전판(120)의 결합에 해제되지 아니하는 한 고정판(110) 외부로 유출되지 아니하여야만 한다. 이를 위해서, 회전축에서 고정판(110)의 외주면까지의 최단거리는 상기 회전축에서 유체홈(122)의 내측벽까지의 최장거리보다 커야한다. 이때, 전원부는 제어부(170)와 코일(162) 간의 전류를 전달하는 전선(164)을 포함하여 구성된다. 따라서 사용자는 고정판(110)과 회전판(120)이 구조물에 설치된 상태에서도 제어부(170) 조작을 통하여 유변성 유체(150)의 점도를 변화시킴으로써 회전판(120)과 마찰편(140) 간의 마찰력을 용이하게 변경시킬 수 있다.Therefore, the rheological fluid 150 contained in the fluid groove 122 should not flow out of the fixing plate 110 unless it is released from the coupling of the fixing plate 110 and the rotating plate 120. To this end, the shortest distance from the rotating shaft to the outer circumferential surface of the fixing plate 110 should be larger than the longest distance from the rotating shaft to the inner wall of the fluid groove 122. At this time, the power supply unit is configured to include a wire 164 for transmitting a current between the control unit 170 and the coil 162. Therefore, the user can easily friction between the rotating plate 120 and the friction piece 140 by changing the viscosity of the rheological fluid 150 through the operation of the control unit 170 even when the fixed plate 110 and the rotating plate 120 are installed in the structure. Can be changed.

또한, 본 발명에 사용되는 유변성 유체(150)는, 전기장 변화에 따라 점도가 변화되는 전자 유변성 유체 또는 자기장 변화에 따라 점도가 변화되는 자기 유변성 유체 등과 같은 다양한 종류의 유변성 유체로 적용될 수 있다. 본 실시예에서는 자기장 변화에 의해 점도가 변화되는 자기 유변성 유체가 적용된 경우를 설명한다. In addition, the rheological fluid 150 used in the present invention may be applied to various types of rheological fluids such as an electron rheological fluid whose viscosity changes with an electric field change or a magnetorheological fluid whose viscosity changes with a magnetic field change. Can be. In this embodiment, a case in which a magnetorheological fluid whose viscosity is changed by a magnetic field change is applied will be described.

도 5는 도 2에 도시된 상태에서 구조물의 구조가 변형된 형상을 도시하는 정면도이다.FIG. 5 is a front view illustrating a shape in which a structure of a structure is modified in the state shown in FIG. 2.

도 2에 도시된 상태에서 제 1 구조물(10)이 우측으로 이동하도록 외력이 인가되면, 댐퍼(100) 역시 우측으로 이동하게 된다. 프레임(200)은 제 2 구조물(20)과 힌지결합 되어있고 댐퍼(100)와 고정결합 되어있으므로 제 2 고정수단(22)과의 결합지점을 회전축으로 하여 시계방향으로 회전되고, 고정판(110)과 회전판(120)은 볼트(132)와 너트(134)가 관통되는 부위를 회전축으로 하여 슬라이딩되도록 회전된다.When an external force is applied to move the first structure 10 to the right in the state shown in FIG. 2, the damper 100 also moves to the right. Since the frame 200 is hinged to the second structure 20 and fixedly coupled to the damper 100, the frame 200 is rotated in a clockwise direction by using a coupling point with the second fixing means 22 as a rotating shaft, and the fixing plate 110. And the rotating plate 120 is rotated so as to slide on the portion through which the bolt 132 and the nut 134 through the rotation axis.

이때 회전판(120)은 중심점으로부터 마찰편(140)이 위치하는 방향으로 회전중심이 이격되어 있으므로 회전 시 마찰편(140)과 접촉된다. 따라서 구조물에 인가되는 외력은 회전판(120)과 마찰편(140) 간의 마찰력으로 변환되어 감쇠된다. 상기와 같은 마찰력은 고정판(110)과 회전판(120)을 결합시키는 볼트(132)와 너트(134)의 체결력에 따라 변경되며, 회전판(120)의 회전각이 커지면 회전판(120)과 마찰편(140)이 접촉하는 면적이 증대되므로 마찰력의 크기도 이에 비례하여 증대된다. 또한, 외력이 커짐에 따라 회전판(120)의 회전각이 커지게 되면 회전판(120)과 마찰 편(140)과의 접촉면적이 증대되어 회전판(120)과 마찰편(140) 간의 마찰력이 커지므로, 본 발명에 의한 진동 감쇠장치는 구조물에 인가되는 외력이 커짐에 외력을 감쇠시킬 수 있는 능력 즉, 댐핑력이 증대된다. At this time, since the rotation center is spaced apart from the center point in the direction in which the friction piece 140 is located, the rotating plate 120 contacts the friction piece 140 when rotating. Therefore, the external force applied to the structure is converted into a frictional force between the rotating plate 120 and the friction piece 140 is damped. The frictional force as described above is changed according to the fastening force of the bolt 132 and the nut 134 to couple the fixed plate 110 and the rotating plate 120, the rotating plate 120 and the rotating angle of the rotating plate 120 and the friction piece ( Since the area contacted by 140 increases, the magnitude of the frictional force also increases proportionally. In addition, when the rotation angle of the rotating plate 120 increases as the external force increases, the contact area between the rotating plate 120 and the friction piece 140 increases, thereby increasing the friction force between the rotating plate 120 and the friction piece 140. In addition, the vibration damping device according to the present invention increases the external force applied to the structure, that is, the ability to damp the external force, that is, the damping force is increased.

회전판(120)과 마찰편(140)의 마찰에 의해 발생되는 댐핑력의 크기는 볼트(132)와 너트(134)의 체결력에 따라 변경되는데, 진동 감쇠장치가 구조물에 장착된 이후에는 볼트(132)와 너트(134)의 체결력을 변경시키는데 어려움이 있다. 따라서 진동 감쇠장치가 구조물에 장착된 이후에 댐핑력을 변경시키고자 하는 경우, 사용자는 제어부(170)를 조작하여 유변성 유체(150)의 점도를 변경시켜 고정판(110)과 회전판(120)의 마찰력을 변경시킨다. The magnitude of the damping force generated by the friction between the rotating plate 120 and the friction piece 140 is changed according to the fastening force of the bolt 132 and the nut 134. After the vibration damping device is mounted on the structure, the bolt 132 ) And the fastening force of the nut 134 is difficult. Therefore, when the vibration damping device is to be changed after the vibration damping device is mounted on the structure, the user manipulates the controller 170 to change the viscosity of the rheological fluid 150 to change the fixed plate 110 and the rotating plate 120. Change friction.

도 6은 하나의 댐퍼(100)에 두개의 프레임(200)이 결합되도록 구성되는 본 발명에 의한 반능동형 구조물 진동 감쇠장치의 제 2 실시예를 도시하는 정면도이고, 도 7은 도 6에 도시된 상태에서 구조물의 구조가 변형된 형상을 도시하는 정면도이다.FIG. 6 is a front view showing a second embodiment of the semi-active structure vibration damping apparatus according to the present invention, in which two frames 200 are coupled to one damper 100, and FIG. 7 is shown in FIG. It is a front view which shows the shape which the structure of the structure changed in the state.

본 발명에 의한 반능동형 구조물 진동 감쇠장치는 도 6에 도시된 바와 같이, 고정판(110)과 회전판(120)을 포함하는 댐퍼(100)와, 일단이 고정판(110)에 결합되고 타단이 제 1 구조물(10)에 힌지 결합되는 제 1 링크부재(210)와, 타단이 제 1 구조물(10)과의 거리가 변경 가능한 제 2 구조물(20)에 결합되고 일단이 회전판(120)에 결합되는 제 2 링크부재(220)를 포함하도록 구성될 수도 있다. 구조물이 변형되지 아니한 상태에서 제 1 링크부재(210)와 제 2 링크부재(220)는 180도 미만 의 각을 이루도록 결합된다.As shown in FIG. 6, the semi-active structure vibration damping device according to the present invention includes a damper 100 including a fixed plate 110 and a rotating plate 120, and one end of which is coupled to the fixed plate 110 and the other end of which is first. The first link member 210 is hinged to the structure 10, the other end is coupled to the second structure 20 which can change the distance to the first structure 10, the first end is coupled to the rotating plate 120 It may be configured to include a two link member 220. In a state where the structure is not deformed, the first link member 210 and the second link member 220 are coupled to form an angle of less than 180 degrees.

도 6에 도시된 상태에서 제 1 구조물(10)이 우측으로 이동하면 제 1 링크부재(210)와 제 2 링크부재(220)는 결합각이 커지는 방향으로 회전된다. 이때, 제 1 링크부재(210)는 고정판(110)에 고정 결합되고 제 2 링크부재(220)는 회전판(120)에 고정 결합되므로, 고정판(110)과 회전판(120)은 볼트(132)와 너트(134)로 체결된 지점을 중심으로 회전하고, 이에 따라 회전판(120)과 마찰편(140)이 접촉된다.When the first structure 10 moves to the right in the state shown in FIG. 6, the first link member 210 and the second link member 220 are rotated in a direction in which the coupling angle increases. At this time, since the first link member 210 is fixedly coupled to the fixed plate 110 and the second link member 220 is fixedly coupled to the rotating plate 120, the fixing plate 110 and the rotating plate 120 are connected to the bolt 132. It rotates around a point where the nut 134 is fastened, and the rotating plate 120 and the friction piece 140 contact each other.

고정판(110)과 회전판(120)의 회전에 의해 댐핑력이 발생되는 댐퍼(100)의 구조는 도 2에 도시된 댐퍼(100)의 구조와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.Since the structure of the damper 100 in which damping force is generated by the rotation of the fixed plate 110 and the rotating plate 120 is the same as that of the damper 100 shown in FIG. 2, a detailed description thereof will be omitted.

도 8은 댐퍼(100)에 프레임(200)이 힌지 결합되도록 구성되는 본 발명에 의한 반능동형 구조물 진동 감쇠장치의 제 3 실시예를 도시하는 정면도이고, 도 9는 도 8에 도시된 상태에서 구조물의 구조가 변형된 형상을 도시하는 정면도이다.FIG. 8 is a front view showing a third embodiment of the semi-active structure vibration damping apparatus according to the present invention, which is configured such that the frame 200 is hinged to the damper 100, and FIG. 9 is a structure in the state shown in FIG. It is a front view showing the shape in which the structure of the strain is deformed.

본 발명에 의한 진동 감쇠장치는 도 8에 도시된 바와 같이, 고정판(110)과 회전판(120)을 포함하는 댐퍼(100)와, 양 단이 제 1 구조물(10)과 고정판(110)에 힌지 결합되는 제 1 링크부재(210)와, 양단이 제 2 구조물(20)과 회전판(120)에 힌지 결합되는 제 2 링크부재(220)를 포함하도록 구성될 수도 있다. 이때, 제 1 링크부재(210)와 제 2 링크부재(220)는 각각 고정판(110)과 회전판(120)의 가장자리에 결합됨이 바람직하다. As shown in FIG. 8, the vibration damping device according to the present invention has a damper 100 including a fixed plate 110 and a rotating plate 120, and both ends thereof are hinged to the first structure 10 and the fixed plate 110. It may be configured to include a first link member 210 to be coupled, and a second link member 220 hinged to both ends of the second structure 20 and the rotating plate 120. At this time, the first link member 210 and the second link member 220 is preferably coupled to the edge of the fixed plate 110 and the rotating plate 120, respectively.

도 8에 도시된 상태에서 제 1 구조물(10)이 우측으로 이동하도록 외력이 인 가되면, 제 1 구조물(10)과 제 1 링크부재(210)이 결합된 지점과 제 2 구조물(20)과 제 2 링크부재(220)가 결합된 지점이 멀어지게 되므로, 제 1 링크부재(210)와 제 2 링크부재(220)는 상호간의 거리가 멀어지며 동일 선상에 위치되는 방향으로 회전된다.When the external force is applied to move the first structure 10 to the right in the state shown in FIG. 8, the point where the first structure 10 and the first link member 210 are coupled and the second structure 20 and Since the point where the second link member 220 is coupled is far from each other, the first link member 210 and the second link member 220 are rotated in a direction in which the distance between the first link member 210 and the second link member 220 is located on the same line.

제 1 링크부재(210)와 제 2 링크부재(220)간의 거리가 멀어짐에 따라 고정판(110)과 회전판(120)이 회전되도록, 제 1 링크부재(210)과 제 2 링크부재(220)는 회전판(120)과 마찰편(140)의 가장자리에 결합됨이 바람직하다.As the distance between the first link member 210 and the second link member 220 increases, the first link member 210 and the second link member 220 are rotated so that the fixed plate 110 and the rotating plate 120 rotate. It is preferable to be coupled to the edge of the rotating plate 120 and the friction piece 140.

도 10은 하나의 댐퍼(100)에 두개의 프레임(200)이 힌지 결합되도록 구성되는 본 발명에 의한 반능동형 구조물 진동 감쇠장치의 제 4 실시예를 도시하는 정면도이고, 도 11은 도 10에 도시된 상태에서 구조물의 구조가 변형된 형상을 도시하는 정면도이다.FIG. 10 is a front view showing a fourth embodiment of the semi-active structure vibration damping apparatus according to the present invention, in which two frames 200 are hinged to one damper 100, and FIG. 11 is shown in FIG. It is a front view which shows the shape in which the structure of the structure was deformed in the opened state.

또한 본 발명에 의한 진동 감쇠장치는, 고정판(110)과 회전판(120)을 포함하는 댐퍼(100)와, 일단이 서로 다른 지점의 고정판(110) 가장자리에 힌지 결합되고 타단이 제 1 구조물(10)의 서로 다른 지점에 힌지 결합되는 두 개의 제 1 링크부재(210)와, 일단이 서로 다른 지점의 회전판(120) 가장자리에 힌지 결합되고 타단이 제 2 구조물(20)의 서로 다른 지점에 힌지 결합되는 두 개의 제 1 링크부재(210)를 포함하도록 구성될 수 있다.In addition, the vibration damping device according to the present invention, the damper 100 including the fixing plate 110 and the rotating plate 120, one end is hinged to the edge of the fixing plate 110 at different points and the other end of the first structure (10) Two first link members 210 which are hinged to different points of) and one end is hinged to the edge of the rotating plate 120 of different points and the other end is hinged to different points of the second structure 20 It may be configured to include two first link member 210 to be.

이와 같이 하나의 고정판(110)에 두개의 제 1 링크부재(210)가 결합되면, 제 1 구조물(10)이 하나의 링크 역할을 하고, 두개의 제 1 링크부재(210)가 각각 별도 의 링크 역할을 하며, 고정판(110)이 하나의 링크 역할을 하는 4절 링크 구조를 이룬다. 따라서 제 1 링크부재(210)는 제 1 구조물(10)과 결합된 지점을 중심으로 회전 가능하고, 고정판(110)은 회전판(120)과 결합된 지점을 중심으로 회전 가능해 진다.As such, when two first link members 210 are coupled to one fixing plate 110, the first structure 10 serves as one link, and the two first link members 210 each have separate links. It serves, and the fixing plate 110 forms a four-section link structure that serves as one link. Therefore, the first link member 210 is rotatable around the point coupled to the first structure 10, the fixed plate 110 is rotatable around the point coupled to the rotating plate 120.

또한, 하나의 회전판(120)에 두개의 제 2 링크부재(220)가 결합되는 경우에도, 제 2 구조물(20)이 하나의 링크 역할을 하고, 두개의 제 2 링크부재(220)가 각각 별도의 링크 역할을 하며, 회전판(120)이 하나의 링크 역할을 하는 4절 링크 구조를 이룬다. 따라서 제 2 링크부재(220)는 제 2 구조물(20)과 결합된 지점을 중심으로 회전 가능하고, 회전판(120)은 고정판(110)과 결합된 지점을 중심으로 회전 가능해 진다.In addition, even when two second link members 220 are coupled to one rotating plate 120, the second structure 20 serves as one link, and the two second link members 220 are separately provided. It serves as a link, and the rotating plate 120 forms a four-section link structure that serves as a link. Therefore, the second link member 220 is rotatable around the point coupled to the second structure 20, the rotating plate 120 is rotatable around the point coupled to the fixed plate (110).

따라서 도 10에 도시된 상태에서 제 1 구조물(10)이 우측으로 이동하도록 외력이 인가되면, 제 1 링크부재(210)는 제 1 구조물(10)과의 결합지점을 중심으로 시계방향으로 회전하고, 제 2 링크부재(220)는 제 2 구조물(20)과의 결합지접을 중심으로 시계방향으로 회전하며, 회전판(120)은 마찰편(140)에 접촉된다.Therefore, when an external force is applied to move the first structure 10 to the right in the state shown in FIG. 10, the first link member 210 rotates clockwise around the coupling point with the first structure 10. The second link member 220 rotates clockwise around the engagement contact with the second structure 20, and the rotating plate 120 is in contact with the friction piece 140.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허 청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail using the preferable Example, the scope of the present invention is not limited to a specific Example and should be interpreted by the attached Claim. In addition, those skilled in the art should understand that many modifications and variations are possible without departing from the scope of the present invention.

본 발명에 의한 반능동형 구조물 진동 감쇠장치는 구조물에 인가되는 외력의 크기에 따라 구조물을 보호하는 댐핑력이 변경되고, 구조물에 장착된 이후에도 용이하게 댐핑력이 변경될 수 있다는 장점이 있다.The semi-active structure vibration damping apparatus according to the present invention has an advantage that the damping force for protecting the structure is changed according to the magnitude of the external force applied to the structure, and the damping force can be easily changed even after being mounted on the structure.

Claims (9)

고정판과, 중심으로부터 편심되는 축을 중심으로 회전 가능한 구조로 상기 고정판에 결합되는 회전판을 포함하는 댐퍼와; A damper including a fixed plate and a rotating plate coupled to the fixed plate in a rotatable structure about an axis eccentric from a center; 일단이 상기 회전판에 결합되는 프레임Frame one end coupled to the rotating plate 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 진동 감쇠장치.Vibration damping device, characterized in that comprising a. 고정판과, 중심으로부터 편심되는 축을 중심으로 회전 가능한 구조로 상기 고정판에 결합되는 회전판을 포함하는 댐퍼와; A damper including a fixed plate and a rotating plate coupled to the fixed plate in a rotatable structure about an axis eccentric from a center; 일단이 상기 고정판에 결합되는 제 1 링크부재와; A first link member having one end coupled to the fixing plate; 일단이 상기 회전판에 결합되는 제 2 링크부재Second link member having one end coupled to the rotating plate 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 진동 감쇠장치.Vibration damping device, characterized in that configured to include. 청구항 2에 있어서,The method according to claim 2, 상기 제 1 링크부재와 제 2 링크부재는 각각 고정판과 회전판에 고정 결합되고, 상기 제 1 링크부재와 제 2 링크부재의 결합각은 180도 미만인 것을 특징으로 하는 진동 감쇠장치.And the first link member and the second link member are fixedly coupled to the fixed plate and the rotating plate, respectively, and the coupling angle of the first link member and the second link member is less than 180 degrees. 청구항 2에 있어서,The method according to claim 2, 제 1 링크부재와 제 2 링크부재는 각각 고정판 및 회전판의 중심에서 소정거 리 이격된 위치에 회전 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 진동 감쇠장치.And the first link member and the second link member are rotatably coupled to positions spaced a predetermined distance from the center of the fixed plate and the rotating plate, respectively. 청구항 4에 있어서,The method according to claim 4, 상기 고정판과 상기 회전판의 중심에서 소정거리 이격된 위치에 각각 회전 가능하게 결합되는 제 1 링크부재 및 제 2 링크부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 감쇠장치.Vibration damping device further comprises a first link member and a second link member rotatably coupled to a position spaced a predetermined distance from the center of the fixed plate and the rotating plate, respectively. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 하나의 청구항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 5, 상기 회전판은 회전각 변화에 따라 고정판과의 접촉면 넓이가 변경되는 형상으로 형성되고, The rotating plate is formed in a shape that changes the area of the contact surface with the fixed plate in accordance with the rotation angle change, 상기 회전판의 회전에 의해 고정판과 회전판이 접촉 및 접촉 해제가 교번되는 부위에 마찰편이 추가로 구비되는 것을 특징으로 하는 진동 감쇠장치.Vibration damping device, characterized in that the friction piece is further provided at a portion where the fixed plate and the rotating plate is in contact and the contact release by the rotation of the rotating plate alternately. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 하나의 청구항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 5, 상기 회전판과 고정판이 상시 접촉되는 부위에는 자기장 변화에 따라 점성이 변화되는 유변성 유체가 마련되고, At the site where the rotating plate and the fixed plate are in constant contact, a rheological fluid whose viscosity is changed according to a magnetic field change is provided. 전원이 인가됨에 따라 상기 유변성 유체에 자기장을 공급하는 코일과, 상기 코일에 전원을 인가하는 전원부를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 진동 감쇠장치.Vibration damping device further comprises a coil for supplying a magnetic field to the rheological fluid as power is applied, and a power supply for applying power to the coil. 청구항 7에 있어서,The method according to claim 7, 상기 전원부의 동작을 제어하기 위한 제어부를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 진동 감쇠장치.And a control unit for controlling the operation of the power supply unit. 청구항 7에 있어서,The method according to claim 7, 상기 회전판은 상기 고정판과 상시 접촉되는 부위의 일면에 상기 유변성 유체가 채워지는 유체홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 진동 감쇠장치.The rotating plate is a vibration damping device, characterized in that the fluid groove filled with the rheological fluid is formed on one surface of the portion that is always in contact with the fixed plate.
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