KR20180124086A

KR20180124086A - 면진 장치

Info

Publication number: KR20180124086A
Application number: KR1020187029787A
Authority: KR
Inventors: 오사무 고치야마; 겐타 나가히로
Original assignee: 오일레스고교 가부시키가이샤
Priority date: 2016-04-19
Filing date: 2017-04-12
Publication date: 2018-11-20
Also published as: CN109073035A; WO2017183542A1; US10619700B2; TW201738480A; TWI714754B; JP2017194098A; TR201813613T1; US20190120321A1

Abstract

면진 장치(1)는, 교대로 적층된 복수의 탄성층(2) 및 강성층(3)을 갖는 적층체(7)와, 적층체(7)의 적층 방향(V)으로 연장된 중공부(14)에, 탄성층(2)의 내주면(15) 및 강성층(3)의 내주면(16)과 상판(10)의 하면(12) 및 하판(11)의 상면(13)에 대해 간극 없이 배치된 납 플러그(17)를 구비하고 있다.

Description

면진 장치

본 발명은, 2개의 구조물 사이에 배치되어 양 구조물 사이의 상대적인 수평 진동의 에너지를 흡수하고 구조물에의 진동 가속도를 저감하기 위한 장치, 특히 지진 에너지를 감쇠하고 지진 입력 가속도를 저감하여 건축물, 교량 등의 구조물의 손괴를 방지하는 면진 장치에 관한 것이다.

교대로 적층된 탄성층 및 강성층과 이들 탄성층 및 강성층의 내주면에 의해 규정된 중공부를 갖는 적층체와, 이 적층체의 중공부에 배치된 납 플러그(납 지주)를 구비한 면진 장치는 알려져 있다.

이러한 면진 장치는, 구조물의 연직 하중을 적층체 및 납 플러그로 지지함과 아울러 지진에 기인하는 적층체의 적층 방향의 일단에 대한 구조물의 수평 방향의 진동을 납 플러그의 소성 변형(전단 변형)으로 감쇠시키는 한편, 마찬가지로 지진에 기인하는 적층체의 적층 방향의 일단의 수평 방향의 진동을 구조물에 전달하는 것을 적층체의 탄성 변형(전단 변형)으로 억제하도록 되어 있다.

특허문헌 1: 일본공개특허 2009-8181호 공보

그런데, 이러한 면진 장치에서는, 납 플러그를 얻기 위해 적층체의 중공부에 납이 간극 없이 충전되는데, 충전되어 적층체의 강성층 및 탄성층의 내주면으로 둘러싸인 납 플러그는, 탄성층의 탄성에 의해 부분적으로 되밀리게 되는데, 이 되밀림에 의해 납 플러그에는 응력(내력)이 발생한다.

이 발생한 납 플러그의 응력이 탄성층의 강성과의 관련으로 충분하지 않으면, 예를 들어 저하중 하에서의 면진 장치의 면진 동작에 있어서, 납 플러그의 외주면과 강성층 및 탄성층의 내주면의 사이에 간극이 발생하여 납 플러그로 효과적으로 진동을 감쇠시킬 수 없게 될 우려가 생긴다.

이러한 문제는 납 플러그에서 현저하게 발생하는 것이지만, 이러한 납 플러그에 한정하지 않고, 소성 변형에 의해 진동 에너지를 흡수하는 납, 주석 또는 비납계 저융점 합금 등의 감쇠 재료로 이루어지는 진동 감쇠체에서도 발생할 수 있다.

본 발명은, 상기 여러 가지 점을 감안하여 이루어진 것으로, 적층체의 중공부에 배치된 진동 감쇠체를 소정의 간극 없이 구속할 수 있는 결과, 안정된 면진 특성을 얻을 수 있는 면진 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

아울러 본 발명은, 면진 효과 및 제조성이 특히 우수한 면진 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 의한 면진 장치는, 교대로 적층된 탄성층 및 강성층을 갖는 적층체와, 상기 적층체 내에 이 적층체의 적층 방향으로 연장되어 형성된 중공부에 8MPa 이상의 응력을 가지고 충전된 진동 감쇠체를 구비하고 있다.

본 발명은, 진동 감쇠체에 의한 탄성층의 내주면에의 압압에 기인하는 탄성층의 탄성 반력에 기초한 진동 감쇠체에 발생하는 응력이 일정 이상인 면진 장치에서는, 중공부에 배치된 진동 감쇠체를 소정의 간극 없이 구속할 수 있다는 지견에 기초하여 이루어진 것이다.

이러한 지견에 기초한 본 발명은, 진동 감쇠체가 8MPa 이상의 응력을 가지고 중공부에 꽉 차게 배치되어 있으면, 적층체의 전단 변형에 의해서도, 중공부에 배치된 진동 감쇠체를 소정의 간극 없이 적층체에 의해 구속할 수 있는 결과, 안정된 면진 특성을 얻을 수 있는 면진 장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 면진 장치는, 거더(brigde girder; 橋桁) 등의 한쪽 구조물의 연직 하중을 지지하지 않고 그 거더 등의 한쪽 구조물을 교축(橋軸) 방향에 관해 면진하도록, 거더 등의 한쪽 구조물과 교각에 설치된 측벽 등의 다른 쪽 구조물의 사이에 설치되어도 되고, 그 대신에 빌딩, 거더 등의 한쪽 구조물의 연직 하중을 지지함과 아울러 그 빌딩, 거더 등의 한쪽 구조물을 면진하도록, 빌딩, 거더 등의 한쪽 구조물과 기초, 교각 등의 다른 쪽 구조물의 사이에 설치되어도 되며, 따라서, 본 발명의 면진 장치는 무하중 하에서 사용되는 경우도 있고 하중 하에서 사용되는 경우도 있으며, 어느 곳에 사용되는 경우의 면진 장치에서도, 진동 감쇠체는 적층체에 대한 적층 방향의 무하중 하에서 또는 하중 하, 바람직한 예에서는, 적층체에 대한 그 적층체에 대해 면압(面壓) 0.5MPa에 상당하는 적층 방향의 하중 하에서 8MPa 이상의 응력을 가지고 중공부에 충전되어 있으면 좋다.

아울러 본 발명의 면진 장치에서는, 그 면진 작용 중에는 주로 탄성층의 탄성 변형에 기인하여 적층체에 전단 변형이 발생하는 것이지만, 본 발명의 면진 장치에 관한 진동 감쇠체는, 이러한 전단 변형이 발생하지 않은 상태에서 8MPa 이상의 응력을 가지고 중공부에 충전되어 있다.

본 발명의 면진 장치의 바람직한 예에서는, 진동 감쇠체는 15MPa 이상의 응력을 가지고 중공부에 충전되어 있고, 이러한 예에서는, 적층체의 작은 전단 변형에 의해서도 중공부에 배치된 진동 감쇠체를 소정의 간극 없이 적층체에 의해 구속할 수 있는 결과, 더욱 안정된 면진 특성을 얻을 수 있다.

그런데, 본 발명에서는, 진동 감쇠체가 중공부에 8MPa 이상의 응력을 가지고 충전되어 있으면 되는 것이지만, 진동 감쇠체가 55MPa를 초과하는 응력을 가지고 중공부에 충전되어 있는 면진 장치에서는, 진동 감쇠체가 커서 탄성층에 파고들어 탄성층의 내주면이 과도하게 오목면이 되어, 이 부위의 근방에서 탄성층과 강성층 사이의 전단 응력이 너무 커지고, 이러한 응력을 가진 진동 감쇠체를 얻으려면 진동 감쇠체의 중공부에의 압입력(壓入力)을 매우 크게 해야 하므로 면진 장치의 제조가 어렵다는 것도 알 수 있었다.

따라서, 진동 감쇠체가 중공부에 8MPa 이상이고 55MPa 이하의 응력을 가지고 충전되어 있는 면진 장치에서는, 적층체의 전단 변형에 의해서도 중공부에 배치된 진동 감쇠체를 소정의 간극 없이 적층체에 의해 구속할 수 있는 결과, 안정된 면진 특성을 얻을 수 있고, 게다가 면진 효과 및 제조성이 특히 우수하다.

진동 감쇠체가 중공부에 8MPa 이상의 응력을 가지고 충전되어 있는 본 발명의 면진 장치에서는, 바람직한 예에서는, 중공부를 규정하는 적층체의 내주면은 진동 감쇠체가 탄성층에 파고들어 그 탄성층의 위치에서 오목면으로 되어 있고, 다른 바람직한 예에서는, 중공부를 규정하는 적층체의 내주면은 진동 감쇠체가 탄성층에 파고들어 강성층의 위치에서 볼록면으로 되어 있다.

본 발명에 있어서, 진동 감쇠체는, 바람직한 예에서는 소성 변형에 의해 진동 에너지를 흡수하는 감쇠 재료로 이루어지고, 이러한 감쇠 재료는, 납, 주석 또는 비납계 저융점 합금(예를 들어 주석-아연계 합금, 주석-비스무스계 합금 및 주석-인듐계 합금에서 선택되는 주석 함유 합금으로서, 구체적으로 주석 42~43중량% 및 비스무스 57~58중량%를 포함한 주석-비스무스 합금 등)으로 이루어져도 되며, 가장 바람직한 예에서는 순도 99.9% 이상의 순납 단체(單體)로 이루어진다.

본 발명에서는, 탄성층의 소재로서는 천연고무, 실리콘 고무, 고감쇠 고무, 우레탄 고무 또는 클로로프렌 고무 등을 들 수 있는데, 바람직하게는 천연고무이며, 탄성층의 각 층은, 바람직하게는 무하중 하에서 1mm~30mm 정도의 두께를 가지지만, 이에 한정되지 않고, 또한 강성층의 소재로서는 강판, 탄소 섬유, 유리 섬유 혹은 아라미드 섬유 등의 섬유 보강 합성 수지판 또는 섬유 보강 경질 고무판 등을 들 수 있고, 강성층의 각 층은 1mm~6mm 정도의 두께를 가져도 되며, 또한 적층 방향의 일단 및 타단의 강성층은 10mm~50mm 정도의 두께를 가져도 되지만, 이들에 한정되지 않고, 아울러 탄성층 및 강성층은 그 층수에서도 특별히 한정되지 않고, 예측되는 구조물에의 진동 가속도의 크기, 지지하는 구조물의 하중, 전단 변형량(수평 방향 변형량), 탄성층의 탄성률 등의 관점에서, 안정된 면진 특성을 얻기 위해 탄성층 및 강성층의 층수를 결정하면 된다.

또한, 본 발명에서는, 적층체 및 진동 감쇠체는 원환상체 및 원기둥형체가 바람직하지만, 다른 형상의 것, 예를 들어 타원 혹은 사각형체 및 타원 혹은 사각형체의 것이어도 되고, 중공부는 하나로도 되지만, 그 대신에 면진 장치는 복수의 중공부를 가져도 되고, 이 복수의 중공부에 각각 진동 감쇠체를 배치하여 면진 장치를 구성해도 된다. 또, 이들 복수의 중공부 각각에 관해 진동 감쇠체의 응력이 동일할 필요는 없고 응력이 각각 달라도 되며, 또한 이들 복수의 중공부 각각에 관해 진동 감쇠체의 응력이 상기와 같이 8MPa 이상인 것이 바람직하지만, 복수의 중공부의 일부에 관해서만 진동 감쇠체의 응력이 8MPa 이상이어도 된다.

본 발명에 의하면, 적층체의 중공부에 배치된 진동 감쇠체를 소정의 간극 없이 구속할 수 있는 결과, 안정된 면진 특성을 얻을 수 있는 면진 장치를 제공할 수 있다.

아울러 본 발명에 의하면, 면진 효과 및 제조성이 특히 우수한 면진 장치를 제공할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 바람직한 실시형태의 도 2의 I-I선 단면 설명도이다.
도 2는, 도 1에 도시된 예의 일부 단면 평면 설명도이다.
도 3은, 도 1에 도시된 예의 일부 확대 단면 설명도이다.
도 4는, 본 발명의 바람직한 실시예 1의 무하중 하에서 수평 변위와 수평력의 이력 특성의 시험 결과 설명도이다.
도 5는, 본 발명의 바람직한 실시예 2의 하중 하에서 수평 변위와 수평력의 이력 특성의 시험 결과 설명도이다.
도 6은, 본 발명의 바람직한 실시예 3의 하중 하에서 수평 변위와 수평력의 이력 특성의 시험 결과 설명도이다.
도 7은, 비교예의 하중 하에서 수평 변위와 수평력의 이력 특성의 시험 결과 설명도이다.

이하, 본 발명 및 그 실시형태를 도면에 나타내는 바람직한 구체예에 기초하여 설명한다. 또, 본 발명은 본 구체예에 전혀 한정되지 않는 것이다.

도 1부터 도 3에 도시된 본 예의 면진 장치(1)는, 교대로 적층된 복수의 탄성층(2) 및 강성층(3)에 더하여, 탄성층(2) 및 강성층(3)의 원통형의 외주면(4 및 5)을 피복한 원통형의 피복층(6)을 갖는 원통형의 적층체(7)와, 적층체(7)의 적층 방향(본 예에서는 연직 방향이기도 함)(V)의 원환상의 상단면(8) 및 하단면(9)에 장착된 상판(10) 및 하판(11)과, 탄성층(2) 및 강성층(3)과 상판(10) 및 하판(11)으로 둘러싸여 있음과 아울러 상판(10)의 하면(12)으로부터 하판(11)의 상면(13)까지 적층 방향(V)으로 연장된 중공부(14)에, 상기 탄성층(2)의 내주면(15) 및 강성층(3)의 원통형의 내주면(16)과 상판(10)의 하면(12) 및 하판(11)의 상면(13)에 대해 간극 없이 배치된 진동 감쇠체로서의 납 플러그(17)를 구비하고 있다.

두께 t1=2.5mm의 천연고무제의 원환상의 고무판으로 이루어지는 탄성층(2) 각각은, 적층 방향(V)에서 대면하는 강성층(3)의 적층 방향(V)의 상면 및 하면에 가황 접착되어 있다.

강성층(3)에 있어서, 적층 방향(V)에서 최상위 및 최하위의 강성층(3) 각각은, 두께 t2=20mm의 원환상의 서로 동일한 강판으로 이루어지고, 최상위의 강성층(3)은, 그 상면(21)에서 개구되어 있음과 아울러 원통형의 내주면(22)에 의해 규정된 오목부(23)와, 마찬가지로 상면(21)에서 개구되어 있음과 아울러 원주 방향(R)에서 등각도 간격으로 배치된 복수개의 나사공(24)을 가지며, 적층 방향(V)에서의 중공부(14)의 상부(25)를 규정하는 최상위의 강성층(3)의 내주면(16)의 지름보다 큰 지름을 가진 내주면(22)에 의해 규정된 오목부(23)는 상기 중공부(14)의 상부(25)에 연통하고, 최하위의 강성층(3)은, 그 하면(26)에서 개구되어 있음과 아울러 내주면(22)과 동일 지름의 원통형의 내주면(27)에 의해 규정된 오목부(28)와, 마찬가지로 하면(26)에서 개구되어 있음과 아울러 원주 방향(R)에서 등각도 간격으로 배치된 복수개의 나사공(29)을 가지며, 적층 방향(V)에서의 중공부(14)의 하부(30)를 규정하는 최하위의 강성층(3)의 내주면(16)의 지름보다 큰 지름을 가진 내주면(27)에 의해 규정된 오목부(28)는 상기 중공부(14)의 하부(30)에 연통하고, 적층 방향(V)에서 최상위의 강성층(3)과 최하위의 강성층(3) 사이에 배치된 강성층(3) 각각은, 최상위 및 최하위의 강성층(3)보다 얇은 두께 t3=1.6mm의 원환상의 서로 동일한 강판으로 이루어진다.

두께 2mm 정도이며 탄성층(2)과 동일한 천연고무로 이루어짐과 아울러 원통형의 외주면(31)과 원환상의 상단면(32) 및 하단면(33)을 가진 피복층(6)은, 그 원통형의 내주면(34)에서 외주면(4 및 5)에 가황 접착되어 있다.

상판(10)은, 오목부(23)의 지름과 동일한 지름을 가지고 적층 방향(V)에서 오목부(23)에 대면한 오목부(41)를 하면(42)에 가진 원판형의 상부 플랜지판(43)과, 오목부(41)에서 상부 플랜지판(43)에 끼워 장착되어 있는 한편, 오목부(23)에서 최상위의 강성층(3)에 끼워 장착되어 있음과 아울러 원형의 하면(44)을 가진 상부 전단 키(45)를 구비하고, 원통형의 외주면(46)을 가진 상부 플랜지판(43)은, 오목부(41)에 더하여, 적층 방향(V)에서 복수개의 나사공(24)에 대응하여 원주 방향(R)에서 등각도 간격으로 배치된 복수개의 관통공(47)과, 외주면(46)의 근방에 원주 방향(R)에서 등각도 간격으로 배치된 복수개의 관통공(48)을 가지며, 관통공(47) 각각에 삽입되어 나사공(24) 각각에서 최상위의 강성층(3)에 나사결합된 볼트(49)를 통해 최상위의 강성층(3)에 고정되는 한편, 지지하는 상부의 구조물에 관통공(48)에 삽입되는 앵커 볼트를 통해 고정되도록 되어 있다.

따라서, 상부 플랜지판(43)과 상부 전단 키(45)를 구비한 상판(10)의 하면(12)은 하면(42)과 하면(44)으로 이루어지고, 상면(21)과 상단면(32)으로 이루어지는 상단면(8)은 하면(12)에서의 하면(42)에 간극 없이 접촉하며, 납 플러그(17)는 그 원형의 상단면(51)에서 하면(12)에서의 하면(44)에 간극 없이 접촉하고, 상부(25)에 배치된 납 플러그(17)의 적층 방향(V)의 상단부(52)의 외주면(53)은 최상위의 강성층(3)의 내주면(16)에 간극 없이 접촉한다.

하판(11)은, 오목부(28)의 지름과 동일한 지름을 가지고 적층 방향(V)에서 오목부(28)에 대면한 오목부(61)를 상면(62)에 가진 원판형의 하부 플랜지판(63)과, 오목부(61)에서 하부 플랜지판(63)에 끼워 장착되어 있는 한편, 오목부(28)에서 최하위의 강성층(3)에 끼워 장착되어 있음과 아울러 원형의 상면(64)을 가진 하부 전단 키(65)를 구비하고, 원통형의 외주면(66)을 가진 하부 플랜지판(63)은, 오목부(61)에 더하여, 적층 방향(V)에서 복수개의 나사공(29)에 대응하여 원주 방향(R)에서 등각도 간격으로 배치된 복수개의 관통공(67)과, 외주면(66)의 근방에 원주 방향(R)에서 등각도 간격으로 배치된 복수개의 관통공(68)을 가지며, 관통공(67) 각각에 삽입되어 나사공(29) 각각에서 최하위의 강성층(3)에 나사결합된 볼트(69)를 통해 최하위의 강성층(3)에 고정되는 한편, 놓이는 하부의 구조물에 관통공(68)에 삽입되는 앵커 볼트를 통해 고정되도록 되어 있다.

따라서, 하부 플랜지판(63)과 하부 전단 키(65)를 구비한 하판(11)의 상면(13)은 상면(62)과 상면(64)으로 이루어지고, 하면(26)과 하단면(33)으로 이루어지는 하단면(9)은 상면(13)에서의 상면(62)에 간극 없이 접촉하며, 납 플러그(17)는 그 원형의 하단면(71)에서 상면(13)에서의 상면(64)에 간극 없이 접촉하고, 하부(30)에 배치된 납 플러그(17)의 적층 방향(V)의 하단부(72)의 외주면(73)은 최하위의 강성층(3)의 내주면(16)에 간극 없이 접촉한다.

소성 변형에 의해 진동 에너지를 흡수하는 감쇠 재료인 납으로 이루어지는 납 플러그(17)는, 하면(44), 내주면(15 및 16) 및 상면(64)에 의해 규정된 중공부(14)에 압입(壓入), 충전되어 있고, 이러한 압입, 충전으로 납 플러그(17)는 지지하는 상부의 구조물로부터 적층 방향(V)의 하중(W)이 상판(10)에 가해지지 않은 상태(무하중 하)에서도 상기 하면(44), 외주면(4 및 5) 및 상면(64)에 대해 간극 없이 배치되어 있음과 아울러 탄성층(2)의 탄성력에 저항하여 탄성층(2)으로 향하여 수평 방향(전단 방향)(H)으로 내밀어져서 탄성층(2)에 약간 파고들어 탄성층(2)의 내주면(15)을 오목면(81)으로 하는 결과, 내주면(15 및 16)으로 이루어지는 적층체(7)의 내주면(82)은 상기 탄성층(2)의 내주면(15)의 위치에서 오목면(81)으로 되어 있는 한편, 강성층(3)의 위치에서 볼록면(83)으로 되어 있고, 지지하는 상부의 구조물로부터 적층 방향(V)의 하중(W)이 상판(10)에 가해진 상태(하중 하)에서는, 탄성층(2)이 적층 방향(V)에서 압축되어 탄성층(2)의 두께(t)가 2.5mm보다 작아지고 면진 장치(1)의 높이(h)가 낮아지는 결과, 중공부(14)에 압입, 충전된 납 플러그(17)는 탄성층(2)의 탄성력에 저항하여 그 탄성층(2)에 의해 수평 방향(H)으로 내밀어져서 탄성층(2)에 파고들어 탄성층(2)의 내주면(15)을 보다 크게 수평 방향(전단 방향)(H)으로 오목한 오목면(81)으로 한다.

납 플러그(17)는, 지지하는 상부의 구조물로부터 적층 방향(V)의 하중(적층 방향(V)의 하향력)(W) 하에서, 상부 전단 키(45)에의 반력(적층 방향(V)의 상향력)(Fr)을 발생시키는 응력(Pr)(=Fr/(납 플러그(17)의 상단면(51)의 면적) N/㎡, 단 N은 뉴턴, 이하 동일)이 8MPa 이상, 본 예에서는 566KN의 하중(W)으로 39MPa의 응력이 발생하도록 충전, 중공부(14)에 꽉 차게 배치되어 있다.

이상의 면진 장치(1)는, 하부 플랜지판(63)이 관통공(68)에 삽입된 앵커 볼트를 통해 하부의 구조물에, 상부 플랜지판(43)이 관통공(48)에 삽입된 앵커 볼트를 통해 상부의 구조물에 각각 고정되어 하부 및 상부의 구조물 사이에 배치되고, 상부의 구조물의 하중(W)을 받아 상판(10)에 가해지는 적층 방향(V)의 하중(W)을 적층체(7) 및 납 플러그(17)에 의해 지지함과 아울러 하판(11)에 대한 상판(10)의 수평 방향(H)의 진동을 납 플러그(17)의 소성 변형에 의해 감쇠시키는 한편, 하판(11)의 수평 방향(H)의 진동을 상판(10)에 전달하는 것을 적층체(7)의 수평 방향(H)의 전단 탄성 변형에 의해 억제하도록 되어 있다.

면진 장치(1)를 제조하는 경우에는, 우선, 탄성층(2)이 되는 원환상의 두께 t1=2.5mm의 복수매의 고무판과 최상위 및 최하위의 강성층(3) 사이의 강성층(3)이 되는 원환상의 두께 t3=1.6mm의 복수매의 강판을 교대로 적층하고, 그 하면 및 상면에 최상위 및 최하위의 강성층(3)이 되는 원환상의 두께 t2=20mm의 강판을 배치하며, 틀 내에서의 가압 하에서 가황 접착 등에 의해 이들을 서로 고정하여 이루어지는 적층체(7)를 형성하고, 그 후, 하부 전단 키(65) 및 하부 플랜지판(63)으로 이루어지는 하판(11)을 볼트(69)를 통해 최하위의 강성층(3)에 고정하며, 다음으로 납 플러그(17)를 중공부(14)에 형성하기 위해 중공부(14)에 납을 압입한다. 납의 압입은, 납 플러그(17)가 적층체(7)에 의해 중공부(14)에서 간극 없이 구속되도록, 납을 중공부(14)에 유압 램 등에 의해 밀어넣어 행하고, 납의 압입 후, 상부 플랜지판(43)과 상부 전단 키(45)로 이루어지는 상판(10)을 볼트(49)를 통해 최상위의 강성층(3)에 고정한다. 또, 틀 내에서의 가압 하에서의 가황 접착에 의한 적층체(7)의 형성에 있어서, 탄성층(2) 및 강성층(3)의 외주면(4 및 5)을 덮어 피복층(6)이 되는 고무 시트를 외주면(4 및 5)에 감아붙여 상기 가황 접착과 동시에 탄성층(2) 및 강성층(3)의 외주면(4 및 5)에 가황 접착된 피복층(6)을 형성해도 된다. 또한, 이러한 형성에 있어서, 탄성층(2)이 되는 고무판의 내주측의 일부가 유동되어 강성층(3)의 내주면(16)을 덮어 피복층(6)의 두께 2mm보다 충분히 얇은 피복층이 형성되어도 된다.

적층체(7)에의 무하중을 포함한 특정 하중 하에서 사용하기 위해 제조된 면진 장치, 본 예에서는 566KN의 하중(W) 하에서 사용하기 위해 제조된 면진 장치(1)의 납 플러그(17)의 응력(Pr)이 8MPa 이상인 39MPa임을 확인하기 위해, 다시 말하면, 상단면(8)에서 566KN의 하중(W)을 지지함과 아울러 납 플러그(17)의 응력(Pr)이 39MPa인 면진 장치(1)를 제조하기 위해, 상부 플랜지판(43)과 상부 전단 키(45)에 상당함과 아울러 오목부(41) 및 오목부(23)에 끼워 장착된 상부 전단 키(45)보다 얇은 임시의 상부 전단 키의 사이에 로드 셀(압력 센서)을 개재시키고, 로드 셀로부터의 리드선을 상부 플랜지판(43)에 형성된 세공(細孔)으로부터 도출하고, 이 도출된 리드선의 전기 신호를 측정하고, 이 측정한 전기 신호로부터 응력(Pr)을 검출하고, 이 검출한 응력(Pr)이 39MPa인 경우에는, 상부 플랜지판(43)을 분리하고 임시의 상부 전단 키를 상부 전단 키(45)로 교체하며, 다시 상부 플랜지판(43)을 최상위의 강성층(3)에 볼트(49)를 통해 고정하고, 검출한 응력(Pr)이 적층체(7)에의 특정 하중 하에서 8MPa보다 작은 경우에는, 본 예에서는 검출한 응력(Pr)이 적층체(7)에의 566KN의 하중 하에서 39MPa보다 작은 경우에는, 상부 플랜지판(43) 및 임시의 상부 전단 키를 분리하고 중공부(14)에 추가의 납을 압입한다. 추가의 납의 중공부(14)에의 압입은, 추가의 납을 중공부(14)의 상부에 유압 램 등에 의해 밀어넣어 행한다. 추가의 납의 중공부(14)에의 압입 후, 상부 플랜지판(43)과 임시의 상부 전단 키와, 상부 플랜지판(43) 및 임시의 상부 전단 키 사이의 로드 셀(압력 센서)을 최상위의 강성층(3)에 볼트(49)를 통해 고정하고, 로드 셀로부터 응력(Pr)을 검출하여, 응력(Pr)이 적층체(7)에의 특정 하중 하에서 8MPa 이상인 경우에는, 본 예에서는 응력(Pr)이 적층체(7)에의 566KN의 하중(W) 하에서 39MPa인 경우에는, 상기와 마찬가지로 하여 임시의 상부 전단 키 대신에 상부 전단 키(45)와 상부 플랜지판(43)을 최상위의 강성층(3)에 볼트(49)를 통해 고정하는 한편, 응력(Pr)이 적층체(7)에의 특정 하중 하에서 8MPa보다 작은 경우에는, 응력(Pr)이 적층체(7)에의 특정 하중 하에서 8MPa 이상이 될 때까지, 이상의 추가의 납의 중공부(14)에의 압입을 반복하고, 본 예에서는 응력(Pr)이 적층체(7)에의 566KN의 하중(W) 하에서 39MPa보다 작은 경우에는, 응력(Pr)이 적층체(7)에의 566KN의 하중(W) 하에서 39MPa가 될 때까지 이상의 추가의 납의 중공부(14)에의 압입을 반복한다.

한편, 적층체(7)에의 무하중 하에서 납 플러그(17)를 55MPa를 초과하는 응력을 가지고 중공부(14)에 충전시키고자 하였지만, 중공부(14)에의 압입이 곤란하였다.

이렇게 하여 제조된 면진 장치(1)에서는, 납 플러그(17)의 응력(Pr)이 적층체(7)에의 특정 하중 하에서 8MPa 이상이기 때문에, 중공부(14)에 배치된 납 플러그(17)를 소정의 간극 없이 탄성층(2) 및 강성층(3)과 상판(10) 및 하판(11)에 의해 구속할 수 있는 결과, 안정된 면진 특성을 얻을 수 있고, 특히 우수한 내구성 및 면진 효과와 제조성을 얻을 수 있다.

실시예 1의 면진 장치(1)

탄성층(2)으로서 두께 t1=2.5mm, 외주면(4)의 지름(외경)=250mm, 변형 전의 원통형의 내주면(15)의 지름(내경)=50mm이며, 전단 탄성률=G4의 천연고무로 이루어지는 원환상의 고무판을 20매 사용하고, 최상위 및 최하위의 강성층(3)으로서 각각 두께 t2=20mm, 외주면(5)의 지름(외경)=250mm, 내주면(16)의 지름(내경)=50mm 및 오목부(23 및 28) 각각의 깊이=10mm의 강판을 사용하며, 최상위 및 최하위의 강성층(3) 사이의 강성층(3)으로서 두께 t3=1.6mm, 외주면(5)의 지름(외경)=250mm, 내주면(16)의 지름(내경)=50mm의 강판을 19매 사용하고, 무하중(하중(W)=0) 하에서 납 플러그(17)의 응력(Pr)이 8MPa가 되도록 중공부(14)에 납을 충전한 면진 장치(1)를 제작하였다.

실시예 2의 면진 장치(1)

상단면(8)에서의 면압이 0.5MPa가 되는 하중(W)을 지지하였을 때의 납 플러그(17)의 응력(Pr)이 17MPa가 되도록 중공부(14)에 납을 충전한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 면진 장치(1)를 제작하였다.

실시예 3의 면진 장치(1)

상단면(8)에서의 면압이 12MPa가 되는 하중(W)을 지지하였을 때의 납 플러그(17)의 응력(Pr)이 39MPa가 되도록 중공부(14)에 납을 충전한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 면진 장치(1)를 제작하였다. 본 실시예 3의 면진 장치(1)에서는, 무하중 하에서 납 플러그(17)의 응력(Pr)이 2MPa가 되도록 중공부(14)에 납이 충전되어 있다.

비교예의 면진 장치

무하중 하(하중(W)=0)에서 납 플러그(17)의 응력(Pr)이 0MPa가 되도록 중공부(14)에 납을 충전한 것 이외에는 실시예와 마찬가지의 면진 장치를 제조하였다. 본 비교예의 면진 장치에서 상단면(8)에서의 면압이 12MPa가 되는 하중(W)을 지지하였을 때 납 플러그(17)의 응력(Pr)은 2MPa가 된다.

실시예 1, 2 및 3의 면진 장치(1)와 비교예의 면진 장치에 대해, 전단 변형(γ)(수평 방향(H)의 변위)이 10%, 50% 및 100%인 경우의 수평 방향(H)의 변위(mm)와 수평 하중(kN)의 관계인 이력 특성을 측정한 결과를 도 4부터 도 7에 나타낸다. 도 4에는 무하중 하(하중(W)=0)에서 실시예 1의 이력 특성을, 도 5에는 하중 하(상단면(8)에서의 면압이 0.5MPa에 상당하는 하중(W) 하)에서 실시예 2의 이력 특성을, 도 6에는 하중 하(상단면(8)에서의 면압이 12MPa에 상당하는 하중(W) 하)에서 실시예 3의 이력 특성을, 도 7에는 하중 하(상단면(8)에서의 면압이 12MPa에 상당하는 하중(W) 하)에서 비교예의 이력 특성을 각각 나타내고, 이들로부터 명백한 바와 같이, 납 플러그(17)의 응력(Pr)이 8MPa 이상, 바람직하게는 17MPa 이상이면 안정된 면진 특성을 얻을 수 있다. 또, 55MPa 이하이면 제조에 있어서 중공부(14)에의 납의 압입이 용이하고, 그다지 어려움을 수반하지 않는 것이 판명되었다. 또한, 55MPa를 초과하도록 중공부(14)에 납을 압입하고자 하였는데, 탄성층(2)의 내주면(15)의 손괴 없이 이를 행하는 것은 어렵다는 것이 판명되었다.

또, 납 플러그(17)를 중공부(14)에 15MPa 이상의 응력을 가지고 충전함으로써도 보다 안정된 면진 특성을 얻을 수 있음을 확인할 수 있었다.

1 면진 장치
2 탄성층
3 강성층
4, 5 외주면
6 피복층
7 적층체
8 상단면
9 하단면
10 상판
11 하판
12 하면
13 상면
14 중공부
15 내주면
16 내주면
17 납 플러그

Claims

교대로 적층된 탄성층 및 강성층을 갖는 적층체와, 상기 적층체 내에 이 적층체의 적층 방향으로 연장되어 형성된 중공부에 8MPa 이상의 응력을 가지고 충전된 진동 감쇠체를 구비하고 있는 면진 장치.
청구항 1에 있어서,
진동 감쇠체는, 적층체에 대한 적층 방향의 무하중 하에서 8MPa 이상의 응력을 가지고 중공부에 충전되어 있는 면진 장치.
청구항 1에 있어서,
진동 감쇠체는, 적층체에 대한 적층 방향의 하중 하에서 8MPa 이상의 응력을 가지고 중공부에 충전되어 있는 면진 장치.
청구항 3에 있어서,
진동 감쇠체는, 적층체에 대해 면압(面壓) 0.5MPa에 상당하는 적층 방향의 하중 하에서 8MPa 이상의 응력을 가지고 중공부에 충전되어 있는 면진 장치.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
진동 감쇠체는, 15MPa 이상의 응력을 가지고 중공부에 충전되어 있는 면진 장치.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
진동 감쇠체는, 55MPa 이하의 응력을 가지고 중공부에 충전되어 있는 면진 장치.
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
진동 감쇠체는, 소성 변형에 의해 진동 에너지를 흡수하는 감쇠 재료로 이루어지는 면진 장치.
청구항 7에 있어서,
감쇠 재료는, 납, 주석 또는 비납계 저융점 합금으로 이루어지는 면진 장치.
청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
중공부를 규정하는 적층체의 내주면은, 진동 감쇠체가 탄성층에 파고들어 그 탄성층의 위치에서 오목면으로 되어 있는 면진 장치.
청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
중공부를 규정하는 적층체의 내주면은, 진동 감쇠체가 탄성층에 파고들어 강성층의 위치에서 볼록면으로 되어 있는 면진 장치.