KR20200077465A

KR20200077465A - 제진장치

Info

Publication number: KR20200077465A
Application number: KR1020197034959A
Authority: KR
Inventors: 카주히코 사사키
Original assignee: 오이레스 고교 가부시끼가이샤
Priority date: 2017-11-14
Filing date: 2018-10-16
Publication date: 2020-06-30
Also published as: TWI675971B; TW201930746A; WO2019097933A1; JP6854232B2; KR102602629B1; JP2019090217A

Abstract

진동의 변위가 큰 경우와 작은 경우 모두 진동의 감쇠 기능이 유효하게 작용하는 제진장치를 제공한다. 제진장치(10)는 하측 양부(2)와 상측 양부(3)을 포함하는 구조물(1)에 구비되어 있다. 제진장치(10)는 점성 댐퍼(11)와, 마찰 댐퍼(30)와, 점성 댐퍼(11)의 단독에 의한 진동의 감쇠와 점성 댐퍼(11) 및 마찰 댐퍼(30)의 병용에 의한 진동의 감쇠를 절환하는 절환기구(40)를 구비하고 있다. 절환기구(40)는 점성유체 용기(12)에 설치된 제1부재(41)와, 제1부재(41)의 수평이동 방향으로 대향하는 마찰 전달판(31)에 설치되어 마찰 전달판(31)에 대한 점성유체 용기(12)의 수평방향의 변위가 제1소정간격(L1)을 초과한 때에 제1부재(41)에 당접함으로써 마찰 전달판(31)을 점성유체 용기(12)와 더불어 수평방향으로 이동시키는 제2부재(42)를 구비하고 있다.

Description

제진장치

본 발명은, 하측 양부(梁部: 대들보부)와 상측 양부를 포함하는 구조물에 구비된 제진장치에 관한 것이다.

종래, 건물 등의 구조물에는, 그 제진성(制震性)을 향상시키기 위해서, 수평방향의 진동을 감쇠하는 제진장치가 설치된다. 예를 들면, 건물의 경우에는, 수평방향으로 연장 형성되어 있는 하측 양부와 그의 상측 양부와의 사이에 제진장치가 구비된다.

이와 같은 제진장치로서, 수평방향의 진동을 점성력이 있는 점성유체를 이용하여 감쇠하는 점성 댐퍼와 수평방향의 진동을 복원력이 있는 납플러그 포함 면진고무를 이용하여 감쇠하는 이력형(履歷型) 댐퍼를 구비한 복합식의 제진장치가 알려져 있다. (예를 들면, 특허문헌1참조)

특허문헌1의 제진장치는, 점성 댐퍼와 이력형 댐퍼로 구성되어 있다. 점성 댐퍼는 하측 양부 상에 설치된 점성유체 용기와, 상기 점성유체 용기에 저류된 점성유체와, 상측 양부로부터 드리워져 점성유체에 침지됨과 동시에 점성유체 용기에 대해 수평 이동하는 저항판을 구비하고 있다. 이력형 댐퍼는 일단면이 저항판에 고정된 납플러그 포함 면진고무와, 상기 납플러그 포함 면진고무의 타단면과 점성유체 용기의 외면을 고정하는 고정판을 구비하고 있다.

건물에 수평방향의 진동이 작용하면, 저항판에 대해서 점성유체 용기가 수평방향으로 진동한다. 점성 댐퍼에서는 점성유체 용기의 내면과 저항판과의 사이에 있는 점성유체가 저항판에 대한 점성유체 용기의 수평방향의 진동을 감쇠시킨다. 이력 댐퍼에서는 고정판을 통해서 점성유체 용기의 외면과 저항판과의 사이에 있는 납플러그 포함 면진고무가 저항판에 대한 점성유체 용기의 수평방향의 진동을 감쇠시킨다.

특허문헌1: 일본 특허 출원공개 2001-248326호 공보

상기 특허문헌1의 제진장치에 따르면, 점성 댐퍼와 이력 댐퍼가 설치되어 있다. 그러나, 점성 댐퍼와 비교하여, 이력형 댐퍼는 단단하기 때문에 (작은 변위라도 하중이 크다), 진동의 변위가 큰 (하중이 큰) 경우는, 감쇠 기능을 발휘하지만, 미세 진동 (작은하중)에서는 변형되지 않아 진동을 감쇠할 수 없다. 이 때문에, 점성 댐퍼와 이력 댐퍼를 병렬로 설치하면, 진동의 변위가 작은 경우에 감쇠 성능이 저하된다.

본 발명의 목적은, 이러한 종래 기술의 과제를 감안하여 진동의 변위가 큰 경우와 작은 경우, 동시에 진동의 감쇠기능이 유효하게 작용하는 제진장치를 제공하는 것에 있다.

［1］본 발명의 제1양태의 제진장치는,

하측 양부와 상측 양부를 포함하는 구조물에 구비된 제진장치로서,

상기 하측 양부와 상기 상측 양부의 수평방향의 진동을 점성력으로 감쇠하는 점성 댐퍼와, 상기 점성 댐퍼에 연결되어 상기 하측 양부와 상기 상측 양부의 수평방향의 진동을 마찰력으로 감쇠하는 마찰 댐퍼와, 상기 점성 댐퍼의 단독에 의한 진동의 감쇠와 상기 점성 댐퍼 및 상기 마찰 댐퍼의 병용에 의한 진동의 감쇠를 절환하는 절환기구를 구비하며,

상기 점성 댐퍼는 상기 하측 양부 상에 고정된 점성유체 용기와, 상기 점성유체 용기에 저류된 점성유체와, 상기 상측 양부에 고정된 상태로 아래로 드리워져 상기 점성유체에 침지됨과 동시에 상기 점성유체 용기에 대해 수평 이동하는 저항판을 구비하며,

상기 마찰 댐퍼는 상기 저항판에 대해 수평이동 가능하게 설치된 마찰 전달판과, 상기 마찰 전달판과 상기 점성 댐퍼의 상기 저항판과의 사이에 설치된 마찰력 발생부를 구비하며,

상기 절환기구는 상기 점성유체 용기에 설치된 제1부재와, 상기 제1부재의 수평이동 방향으로 대향하여 상기 마찰 전달판에 설치된 제2부재를 구비하며, 상기 마찰 전달판에 대한 상기 점성유체 용기의 수평방향의 변위가 상기 제1부재의 수평방향의 단부와 상기 단부에 대향하는 상기 제2부재의 단부의 제1소정 간격을 초과한 때에 상기 제1부재에 당접함으로써 상기 마찰 전달판을 상기 점성유체 용기와 더불어 상기 저항판에 대해서 상대적으로 수평방향으로 이동시키는 것을 특징으로 한다.

상기 구성의 제진장치에 따르면, 하측 양부와 상측 양부의 수평방향의 진동은 점성 댐퍼와 마찰 댐퍼에 의해서 감쇠하는 것이 가능하다. 구체적으로는, 점성 댐퍼 측에서는, 하측 양부 상에 고정된 점성유체 용기에 대해서 상측 양부에 고정된 상태로 아래로 드리워진 저항판이 수평방향으로 이동하면, 점성유체 용기에 저류된 점성유체에 의해 점성유체 용기에 대한 저항판의 수평방향의 진동이 감쇠된다.

또한, 마찰 댐퍼 측에서는, 저항판에 대해서 마찰 전달판이 수평방향으로 이동하면, 마찰 전달판과 저항판의 사이에 설치된 마찰력 발생부에 의해 마찰 전달판에 대한 저항판의 수평방향의 진동이 감쇠된다. 여기서, 절환기구는, 마찰 전달판에 대한 점성유체 용기의 수평방향의 변위가 제1부재의 수평방향의 단부와 상기 단부에 대향하는 제2부재의 단부의 제1소정간격을 초과한 때에, 점성유체 용기에 설치된 제1부재가 마찰 전달판에 설치된 제2부재에 당접하여 점성유체 용기와 더불어 마찰 전달판이 수평방향으로 이동한다.

이 때문에, 진동의 변위가 작아, 마찰 전달판에 대한 점성유체 용기의 수평방향의 변위가 제1소정간격 이내인 경우는, 제1부재가 제2부재에 당접하지 않아 마찰 전달판이 수평방향으로 이동하지 않기 때문에, 마찰 댐퍼는 작용하지 않으며, 점성 댐퍼만 유효하게 작용한다. 그리고, 진동의 변위가 커져, 마찰 전달판에 대한 점성유체 용기의 수평방향의 변위가 제1소정간격을 초과한 경우는, 제1부재가 제2부재에 당접하여 마찰 전달판이 수평방향으로 이동하기 때문에, 마찰 댐퍼도 작용하여, 결과적으로, 마찰 댐퍼와 점성 댐퍼의 양방이 유효하게 작용한다. 즉, 진동의 변위가 작은 경우는 점성 댐퍼만 작용하고, 진동의 변위가 큰 경우는 점성 댐퍼와 마찰 댐퍼의 양방이 작용한다. 이와 같이, 진동의 변위가 큰 경우와 작은 경우 동시에 진동의 감쇠기능을 유효하게 작용시키는 것이 가능하다.

［2］또한, 본 발명의 제진장치에 있어서,

상기 절환기구에서는,

상기 마찰 전달판은 상기 점성유체 용기의 상방에 배치되며,

상기 제1부재는 상기 점성유체 용기의 상부로부터 상기 마찰 전달판을 향해 돌출된 제1철부(凸部)이며,

상기 제2부재는 상기 마찰 전달판의 하부로부터 상기 점성유체 용기를 향해 돌출된 제2철부이며,

상기 제1철부와 상기 제2철부는 상기 제1철부의 수평이동 방향으로 소정 간격을 두고 번갈아 복수 배치되어 있는 것이 바람직하다.

상기 구성의 제진장치에 따르면, 제1부재는 점성유체 용기의 상부로부터 그 상방에 배치된 마찰 전달판을 향해 돌출된 제1철부이며, 제2부재는 마찰 전달판의 하부로부터 점성유체 용기를 향해 돌출된 제2철부이며, 제1철부와 제2철부가 소정 간격을 두고 번갈아 복수 배치되어 있기 때문에, 제1철부가 수평방향으로 이동한 때에 제2철부와 복수 개소에서 접촉하여 점성 댐퍼만에 의한 진동의 감쇠로부터 마찰 댐퍼도 포함한 진동의 감쇠로의 절환을 확실하게 수행하는 것이 가능하다.

［3］또한, 본 발명의 제진장치에 있어서,

상기 절환기구는, 상기 제1철부와 상기 제2철부가 당접하는 부분에, 상기 제1철부와 상기 제2철부의 충돌을 완화하는 완충기구를 구비하고 있는 것이 바람직하다.

상기 구성의 제진장치에 따르면, 완충기구에 의해 제1철부와 제2철부의 당접을 원활하게 수행하는 것이 가능하다.

［4］본 발명의 제2양태의 제진장치는,

상기 하측 양부와 상기 상측 양부의 수평방향의 진동을 점성력으로 감쇠하는 점성 댐퍼와, 상기 점성 댐퍼에 연결되어 상기 하측 양부와 상기 상측 양부의 수평방향의 진동을 마찰력으로 감쇠하는 마찰 댐퍼와, 상기 점성 댐퍼의 단독에 의한 진동의 감쇠와 상기 마찰 댐퍼의 단독에 의한 진동의 감쇠를 절환하는 절환기구를 구비하며,

상기 점성 댐퍼는 상기 하측 양부 상에 고정된 점성유체 용기와, 상기 점성유체 용기에 저류된 점성유체와, 상기 상측 양부에 고정된 상태로 아래로 드리워진 마찰 전달판과, 상기 마찰 전달판으로부터 상기 마찰 댐퍼를 통해서 아래로 드리워져 상기 점성유체에 침지됨과 더불어 상기 점성유체 용기에 대해 수평 이동하는 저항판을 구비하며,

상기 마찰 댐퍼는 상기 마찰 전달판과, 상기 마찰 전달판에 대해 수평이동 가능하게 설치된 상기 저항판과, 상기 저항판과 상기 마찰 전달판과의 사이에 설치된 마찰력발생부를 구비하며,

상기 절환기구는 상기 저항판에 관통하도록 형성된 관통공과, 상기 관통공을 통과하여 상기 점성유체 용기에 설치되어, 상기 저항판에 대한 상기 점성유체 용기의 수평방향의 변위가 제1소정간격을 초과한 때에 상기 관통공의 내연에 당접함으로써 상기 저항판을 상기 점성유체 용기와 더불어 상기 마찰 전달판에 대해서 상대적으로 수평방향으로 이동시키는 통과부재를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

상기 구성의 제진장치에 따르면, 하측 양부와 상측 양부의 수평방향의 진동은 점성 댐퍼와 마찰 댐퍼에 의해 감쇠하는 것이 가능하다. 구체적으로는, 점성 댐퍼 측에서는, 하측 양부 상에 고정된 점성유체 용기에 대해서 상측 양부에 마찰 댐퍼를 통해서 아래로 드리워진 저항판이 수평방향으로 이동하면, 점성유체 용기에 저류된 점성유체에 의해 점성유체 용기에 대한 저항판의 수평방향의 진동이 감쇠된다.

또한, 마찰 댐퍼 측에서는, 저항판에 대해서 마찰 전달판이 수평방향으로 이동하면, 마찰 전달판과 저항판과의 사이에 설치된 마찰력 발생부에 의해 마찰 전달판에 대한 저항판의 수평방향의 진동이 감쇠된다. 여기서, 절환기구는, 저항판에 대한 점성유체 용기의 수평방향의 변위가 제1소정간격을 초과한 때에, 점성유체 용기에 설치된 통과부재가 저항판에 설치된 관통공의 내연에 당접해, 점성유체 용기와 더불어 저항판이 수평방향으로 이동한다.

이 때문에, 진동의 속도 및 변위가 작아, 저항판에 대한 점성유체 용기의 수평방향의 변위가 제1소정간격 이내인 경우는, 통과부재가 관통공의 내연에 당접하지 않아 저항판이 점성유체 용기와 더불어 수평방향으로 이동하지 않기 때문에, 마찰 댐퍼는 작용하지 않으며, 점성 댐퍼만 유효하게 작용한다. 그리고, 진동의 속도 및 변위가 커져, 저항판에 대한 점성유체 용기의 수평방향의 변위가 제1소정간격을 초과한 경우는, 통과부재가 관통공의 내연에 당접하여 저항판이 점성유체 용기와 더불어 수평방향으로 이동하기 때문에, 점성 댐퍼가 작용하지 않으며, 마찰 댐퍼만이 작용하는 상태가 된다. 즉, 진동의 속도 및 변위가 작은 경우는 속도 및 변위가 작은 진동에 유효한 점성 댐퍼만 작용하며, 진동의 속도 및 변위가 큰 경우는 속도 및 변위가 큰 진동에 유효한 마찰 댐퍼가 작용한다. 이와 같이, 진동의 속도 및 변위가 큰 경우와 작은 경우 동시에 진동의 감쇠기능을 유효하게 작용시키는 것이 가능하다.

［5］또한, 본 발명의 제진장치에 있어서,

상기 절환기구에서는,

상기 통과부재는 상기 점성유체 용기의 팽창을 방지하는 팽창방지용 볼트이며,

상기 관통공은 상기 팽창방지용 볼트가 이동 가능한 장공인 것이 바람직하다.

당해 구성의 제진장치에 따르면, 절환기구는 점성유체 용기의 팽창을 방지하는 팽창방지용 볼트와, 상기 팽창방지용 볼트가 이동 가능한 장공을 이용하는 것이므로, 간단히 구성하는 것이 가능하다.

［６］또한, 본 발명의 제진장치에 있어서,

상기 절환기구는, 상기 통과부재와 상기 관통공의 내연이 당접하는 부분에, 상기 통과부재와 상기 관통공의 내연의 충돌을 완화하는 완충기구를 구비하는 것이 바람직하다.

당해 구성의 제진장치에 따르면, 완충기구에 의해 통과부재와 관통공의 내연과의 당접을 원활히 수행하는 것이 가능하다.

[도1] 본 발명의 제1실시형태에 관한 제진장치를 개념적으로 나타내는 정면도.
[도2] 도1의 제진장치를 모식적으로 나타내는 도이다.
[도3A] 도1의 제진장치에서의 진동에 의한 변위가 없는 상태의 작용도.
[도3B] 도1의 제진장치에서의 진동에 의한 변위가 작은 상태의 작용도.
[도3C] 도1의 제진장치에서의 진동에 의한 변위가 큰 상태의 작용도.
[도4A] 도1의 제진장치에서의 진동에 의한 변위가 작은 상태의 감쇠력과 변위의 관계를 나타내는 도.
[도4B] 도1의 제진장치에서의 진동에 의한 변위가 큰 상태의 감쇠력과 변위의 관계를 나타내는 도.
[도4C] 도1의 제진장치에서의 진동에 의한 변위가 보다 큰 상태의 감쇠력과 변위의 관계를 나타내는 도.
[도5] 본 발명의 제2실시형태에 관한 제진장치를 나타내는 정면도이다.
[도6] 도5의 제진장치를 모식적으로 나타내는 도이다.
[도7A] 도5의 제진장치에서의 진동에 의한 변위가 없는 상태의 작용도.
[도7B] 도5의 제진장치에서의 진동에 의한 변위가 작은 상태의 작용도.
[도7C] 도5의 제진장치에서의 진동에 의한 변위가 큰 상태의 작용도.
[도8A] 도5의 제진장치에서의 변동에 의한 변위가 작은 상태의 감쇠력과 변위의 관계를 나타내는 도.
[도8B] 도5의 제진장치에서의 변동에 의한 변위가 큰 상태의 감쇠력과 변위의 관계를 나타내는 도.
[도8C] 도5의 제진장치에서의 변동에 의한 변위가 보다 큰 상태의 감쇠력과 변위의 관계를 나타내는 도.

(제1실시형태)

도1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제1실시형태에 관한 제진장치(10)는, 예를 들면, 건물 등의 구조물(1)에 구비되어 있다. 구조물(1)은 수평방향으로 연장된 하측 양부(2)와, 당해 하측 양부(2)로부터 상방으로 연장된 기둥(도시하지 않음)과, 하측 양부(2) 보다도 상방에서 기둥에 지지되어 수평방향으로 연장되는 상측 양부(3)를 포함하고 있다.

제진장치(10)는 하측 양부(2)와 상측 양부(3)의 수평방향의 상대적인 진동을 점성력으로 감쇠하는 점성 댐퍼(11)와, 상기 점성 댐퍼(11)에 연결되어 하측 양부(2)와 상측 양부(3)의 수평방향의 진동을 마찰력으로 감쇠하는 마찰 댐퍼(30)와, 점성 댐퍼(11)의 단독에 의한 진동감쇠와 점성 댐퍼(11) 및 마찰 댐퍼(30)의 병용에 의한 진동감쇠를 절환하는 절환기구(40)를 구비하고 있다. 점성 댐퍼 단독과 병용의 절환이 이루어진다.

(점성 댐퍼(11)의 구성)

설명의 편의상, 수평면 중 하측 양부(2)가 연장되는 수평방향(좌우방향)을 X방향으로 하고, 수평면 중 X방향에 대한 수직방향(도면의 앞뒤방향)을 Y방향으로 하며, 연직방향(상하방향)을 Z방향으로 한다.

점성 댐퍼(11)는 하측 양부(2)의 상면에 저면이 당접하도록 고정된 바닥이 있는 직사각형 통상의 점성유체 용기(12)와, 상기 점성유체 용기(12)에 저류된 점성유체(13)와, 상측 양부(3)에 고정된 상태로 아래로 드리워져 점성유체(13)에 침지됨과 더불어 점성유체 용기(12)에 대해 수평이동하는 저항판(14)을 구비하고 있다.

점성유체 용기(12)는, X방향 및 Z방향의 치수에 비교하여 Y방향의 치수가 작게 설정되며, 또한, 상방이 개방된 상자 형상으로서, 저부(15)와, 상기 저부(15)로부터 상측으로 연장 형성되는 입벽부(立壁部,16)와, 상기 입벽부(16)의 하단부에 저부(15)를 Y방향으로 연장하도록 설치되어 체결부재(17)를 통해서 하측 양부(2)에 체결된 하부 거싯(gusset,18)을 구비하고 있다. 또한, 점성유체 용기(12)에는, 정면 및 배면의 입벽부(16)를 관통하여 점성유체 용기(12)의 Y방향의 팽창을 방지하는 팽창방지용 볼트(19)가 설치되어 있다. 저부(15)와 하부 거싯(18)을 일체로 형성해도 지장이 없다.

점성유체(13)는, 예를 들면, 실리콘오일이나 탄화수소화합물 등의 고점도의 고분자 재료이며, 난연성, 내후성, 내구성을 가지며, 점성유체 용기(12)에 대한 저항판(14)의 변위에 의한 반복되는 점성유체(13)의 전단에도 점성의 저하를 일으키지 않는 재료로 구성되어 있다.

저항판(14)은, 정면에서 볼 때, 대략 직사각형으로 형성된 판재이며, 상단부의 X방향 전역에 걸쳐서 체결부재(21)에 의해서 체결되어 YZ평면에서의 단면이 Ｌ자 형상으로 X방향으로 연장되는 상부 거싯(22)과, 중앙부 및 하부에 수평방향으로 길게 형성된 관통공(23)을 구비하고 있다. 상기 관통공(23)에, 팽창방지용 볼트(19)가 통과되고 있다. 상부 거싯(22)은 체결부재(21)를 통해서 상측 양부(3)에 체결되어 있다.

(마찰 댐퍼(30)의 구성)

마찰 댐퍼(30)는 점성 댐퍼(11)의 저항판(14)에 대해 ±X방향 수평이동 가능하게 설치된 마찰 전달판(31)과, 상기 마찰 전달판(31)과 저항판(14)의 Y방향의 사이에 끼워 지지되도록 설치된 마찰력 발생부(32)를 구비하고 있다.

마찰 전달판(31)은, 정면에서 볼 때, 수평방향으로 길게 대략 직사각형으로 형성된 판재로서, 점성유체 용기(12)의 상방으로 배치됨과 동시에 저항판(14)의 양면에 배치되어 있다.

마찰력 발생부(32)는 마찰 전달판(31)에 설치되어 소정의 마찰 계수를 갖는 마찰재(도시하지 않음)와, 저항판(14)에 설치된 상대재(相手材)로서의 스테인레스강 등(도시하지 않음)으로 구성된다. 마찰 전달판(31)에는 체결부재(34)를 삽입 통과시키기 위한 관통공(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 저항판(14)의 상부에는 수평방향으로 긴 관통공(33)이 형성되어 있으며, 마찰 전달판(31)의 관통공 및 저항판(14)의 관통공(33)에 Y방향으로 삽입 통과되는 체결부재(34)에 의해, 마찰 전달판(31)이 저항판(14)에 체결되어 있다. 또한, 체결부재(34)는 PC강봉이나 볼트 등과 너트로 구성되어 있다. 너트와 마찰 전달판(31)과의 사이에 정면에서 볼 때 직사각형으로 와셔 기능을 갖는 지압판 등(도시하지 않음)이 배치되어 있다.

또한, 실시예에서는, 한 장의 저항판(14)의 양측에 마찰 전달판(31)을 배치했으나, 이에 한정되지 않고, 한 장의 마찰 전달판(31)을 2매의 저항판(14)으로 끼우는 구성으로 해도 좋고, 마찰 전달판(31)과 저항판(14)의 사이에 마찰력 발생부(32)가 설치되며, 체결부재(34)의 축력(軸力)에 의해 마찰력 발생부(32)에 마찰력이 작용하면 마찰 전달판(31)과 저항판(14)의 매수가 달라도 지장은 없다.

실시예에서는, 마찰력 발생부(32)를 마찰 전달판(31)과 저항판(14)과의 사이에 별도 부재로서 설치했으나, 이에 한정되지 않으며, 마찰 전달판(31)과 저항판(14)을 직접 습동(摺動)시켜 상기 습동부분을 각각 마찰력 발생부(32)로 해도 지장은 없다. 또한, 실시예에서는, 저항판(14)을 한 장의 판으로 구성했으나, 이에 한정되지 않으며, 상측 양부(3)에 고정된 상태로 아래로 드리워져 일체로 이동하면, 저항판(14)을 마찰력 발생부(32)의 상하에서 2매로 분리하여 체결부재 등으로 접속시켜도 되고, 저항판(14)을 전체로서 2매, 3매 이상으로 구성하여도 지장은 없다.

(절환기구(40)의 구성)

절환기구(40)는 점성유체 용기(12)에 설치된 복수의 제1부재(41)와, 상기 제1부재(41)의 ±X방향(수평방향)에 대향하여 마찰 전달판(31)에 설치되며 마찰 전달판(31)에 대한 점성유체 용기(12)의 ±X방향(수평방향)의 변위가 제1소정간격(L1)을 초과한 때에 제1부재(41)에 당접하도록 배치된 복수의 제2부재(42)를 구비하고 있다. 제1소정간격(L1)은 제1부재(41)의 수평방향의 단부와 상기 단부에 대향하는 제2부재(42)의 단부와의 간격이다.

상세하게는, 마찰 전달판(31)이 점성유체 용기(12)의 상방에 배치되어 있다. 복수의 제1부재(41)는 점성유체 용기(12)의 상부로부터 마찰 전달판(31)을 향해(또는＋Z방향으로)돌출된 제1철부이다. 제2부재(42)는 마찰 전달판(31)의 하부로부터 점성유체 용기(12)를 향해 (또는 -Z방향으로)돌출된 제2철부이다.

복수의 제1철부(41)는 X방향으로 상호 이격되어 배치되어 있다. 복수의 제2철부(42)는 X방향으로 상호 이격되어 배치되어 있다. 서로 이웃한 한 쌍의 제1철부(41)의 사이에 하나의 제2철부(42)가 X방향에 대해서 해당 한 쌍의 제1부재(41)와 동일한 제1소정간격(L1)을 두고 배치되어 있다. 복수의 제1철부(41)와 제2철부(42)는 수평방향으로 제1소정간격(L1)을 두고 번갈아 배치되어 있다. 복수의 제1철부(41)와 제2철부(42)는 모두 제1소정간격(L1)으로 등간격으로 배치되어 있다. 또한, 제1철부(41)의 상단은 제2철부(42)의 하단보다도＋Z방향으로 높은 위치에 있다.

또한, 저항판(14)은 점성유체 용기(12)에 대해서 수평방향으로 이동 가능하나, 그 제2소정간격(L2)은 팽창방지용 볼트(19)가 관통공(23)에 당접할 때까지의 범위이며, 제2소정간격(L2)은 제1소정간격(L1)보다도 크다. 제2소정간격(L2)은, 점성유체 용기(12)에 대한 저항판(14)의 변위가 없는 상태로, X방향에서의 팽창방지용 볼트(19)의 나사부의 좌단부로부터 관통공(23)의 좌측 내연까지의 거리이며, X방향에서의 팽창방지용 볼트(19)의 나사부의 우단부로부터 관통공(23)의 우측 내연까지의 거리도 제2소정간격(L2)이다.

또한, 절환기구(40)는, 제1부재(41)와 제2부재(42)가 당접하는 부분에, 제1부재(41)와 제2부재(42)의 충돌을 완화하는 완충기구(43)를 구비하고 있다. 완충기구(43)는, 예를 들면, 탄성부재로 구성된다.

(점성 댐퍼(11)의 작용)

점성 댐퍼(11)에서는, 점성유체 용기(12)와 저항판(14)과의 사이에는 간극이 형성되어 있으며, 상기 간극에 점성유체(13)가 들어가 있다. 점성 댐퍼(11)는, 하측 양부(2)에 대해서 상측 양부(3)가 수평방향으로 진동하는 때, 점성유체 용기(12)에 대한 저항판(14)의 수평방향의 상대적인 진동에 의한 점성유체(13)의 점성 전단 저항력을 이용해, 점성유체 용기(12)에 대한 저항판(14)의 진동을 점성력으로 감쇠하는 것이다.

(마찰 댐퍼(30)의 작용)

마찰 댐퍼(30)는 마찰력 발생부(32)의 마찰 저항력을 이용한 감쇠 장치로서, 체결부재(34)를 조임으로써, 마찰력 발생부(32)의 마찰재에 체결부재34의 축력 또는 조임력을 전달한다. 저항판(14)과 마찰 전달판(31)이 수평방향으로 상대 이동함으로써, 마찰면에 동(動)마찰력을 발생시켜 마찰 저항력을 얻어, 마찰 전달판(31)에 대한 저항판(14)의 진동을 마찰력으로 감쇠하는 것이다.

(절환기구(40)의 작용)

절환기구(40)는, 하측 양부(2)에 대한 상측 양부(3)의 진동에 의한 마찰 전달판(31)에 대한 점성유체 용기(12)의 변위의 크기에 대응하여, 점성 댐퍼(11)의 단독에 의한 진동의 감쇠와, 점성 댐퍼(11)와 마찰 댐퍼(30)의 병용에 의한 진동의 감쇠를 절환할 수 있는 것이다. 마찰 전달판(31)에 대한 점성유체 용기(12)의 수평방향의 변위가 제1소정간격(L1) 이내에서는, 제1부재(41)가 제2부재(42)에 당접하지 않고, 혹은 당접해도 제1부재(41)와 더불어 제2부재(42)가 변위하지 않기 때문에, 점성 댐퍼(11)만이 작용한다.

마찰 전달판(31)에 대한 점성유체 용기(12)의 수평방향의 변위가 제1소정간격(L1)을 초과한 경우에는, 제1부재(41)가 제2부재(42)에 당접하여 제1부재(41)와 더불어 제2부재(42)가 변위한다. 이 때문에, 점성 댐퍼(11)와 마찰 댐퍼(30)의 양방이 작용한다. 이와 같이, 절환기구(40)는, 제1부재(41)에 대한 제2부재(42)의 변위가 제1소정간격(L1) 이내에서는 점성 댐퍼(11)만을 작용시키며, 제1부재(41)에 대한 제2부재(42)의 변위가 제1소정간격(L1)을 초과한 경우에는 점성 댐퍼(11)와 마찰 댐퍼(30)의 양방이 작용하도록 절환하는 것이다.

(제1실시형태의 제진장치(10)의 구성)

도2에 나타난 바와 같이, 하측 양부(2)와 상측 양부(3)와의 사이에 제진장치(10)가 배치되어 있다. 제진장치(10)에서는, 점성 댐퍼(11)와 마찰 댐퍼(30)를 병렬로 연결하고, 추가로 절환기구(40)를 연결하고 있다.

하측 양부(2)에 대한 상측 양부(3)의 상대변위(진동)가 작은 때(절환기구(40)의 제1소정간격(L1)의 범위 내인 때)는, 절환기구(40)가 거터(제1소정간격(L1))에 의해 절환되지 않기 때문에, 점성 댐퍼(11)만으로 진동을 감쇠시킨다.

하측 양부(2)에 대한 상측 양부(3)의 상대변위(진동)가 큰 때(절환기구(40)의 제1소정간격(L1)을 초과한 때)는, 절환기구(40)가 절환되기 때문에, 마찰 댐퍼(30)도 작용하여, 점성 댐퍼(11) 및 마찰 댐퍼(30)의 양방으로 진동을 감쇠시킨다.

(제1실시형태의 제진장치(10)의 작용)

설명의 편의상, 진동하는 때는 하측 양부(2)에 대해서 상측 양부(3)가 변위하는 걸로 한다. 도3A에 나타낸 바와 같이, 진동하고 있지 않은 상태에서는, 하측 양부(2)에 대해서 상측 양부(3)가 이동하지 않는다.

도3B에 나타낸 바와 같이, 진동이 작은 상태(도3A의 제1소정간격(L1)의 범위 내)에서는, 하측 양부(2)에 대해서 상측 양부(3)가 화살표(1)와 같이 변위하고, 저항판(14)와 더불어 마찰 전달판(31)이 화살표(2)와 같이 변위하여, 점성 댐퍼(11)만으로 진동을 감쇠시킨다.

도3C에 나타낸 바와 같이, 진동이 큰 상태(도3A의 제1소정간격(L1)을 초과한 범위)에서는, 하측 양부(2)에 대해서 상측 양부(3)가 화살표(3)와 같이 더욱 변위하고, 제1철부(41)에 제2철부(42)가 당접하여 절환기구(40)가 절환된다. 저항판(14)은 화살표(4)와 같이 더욱 변위하지만, 절환기구(40)에 의해 마찰 전달판(31)은 더 이상 변위하지 않게 된다. 때문에, 마찰 전달판(31)은 저항판(14)에 대해서 화살표(5)와 같이 상대 변위한다. 결과, 마찰 댐퍼(30)도 작용하여, 점성 댐퍼(11) 및 마찰 댐퍼(30)의 양방으로 진동을 감쇠시킨다.

도3A에서의 제2소정간격(L2)보다도, X방향에서의 저항판(14)의 좌단부로부터 점성유체 용기(12)의 내벽까지의 제3소정간격(L3)가 크기 때문에, 도3C에 있어서, 팽창방지용 볼트(19)가 관통공(23)의 X방향 단부에 당접해, 저항판(14)의 X방향 단부가 점성유체 용기(12)의 내벽에 당접하지 않는다.

(감쇠력과 변위의 관계 (이력형상))

도4A에 나타낸 바와 같이, 진동에 의한 변위가 작은 상태에서는, 절환기구(40)의 변위가 제1소정간격(L1) 이내(거터 이내)이므로, 감쇠력으로서, 점성 댐퍼(11)에 의한 점성력만 발생한다. 진동 발생 직후는, 화살표(11)과 같이 감쇠력이 커지고, 이어서 점성력만이 작용해 화살표(12)와 같이 감쇠력과 변위가 변화한다.

도4B에 나타낸 바와 같이, 진동에 의한 변위가 중위(中位)의 상태에서는, 절환기구(40)의 변위가 제1소정간격(L1)을 초과하기(거터보다 크게 된다)때문에, 감쇠력으로서, 점성 댐퍼(11)에 의한 점성력과 마찰 댐퍼(30)에 의한 마찰력이 발생한다. 진동 발생 직후는, 화살표(13)과 같이 2단계의 곡선이 되도록 하여 변위가 중위의 상태에서 감쇠력이 커지게 된다. 점성 댐퍼(11)의 점성력과 마찰 댐퍼(30)의 마찰력에 의한 감쇠력은, 도4A에 나타낸 점성 댐퍼(11)의 점성력만에 의한 감쇠력보다도 커지게 된다.

이어서, 점성력 및 마찰력의 양방이 작용한 상태에서 화살표(14)와 같이 감쇠력과 변위가 변화하고, 진동의 변위방향이 반대가 되어 제1철부(41)에 대한 제2철부(42)의 변위방향이 역방향이 되면 절환기구(40)의 거터의 부분만큼 점성력만이 작용한 상태로 화살표(15)와 같이 변위가 적어지게 변화하고, 재차 제1철부(41)에 제2철부(42)가 당접하여 절환기구(40)에 의해 화살표(16)와 같이 점성력 및 마찰력이 작용하여 감쇠력이 커지게 된다. 이어서, 점성력 및 마찰력의 양방이 작용한 상태에서 화살표(17)과 같이 감쇠력과 변위가 변화한다.

도4C에 나타낸 바와 같이, 진동에 의한 변위가 보다 큰 상태에서는, 절환기구(40)의 변위가 제1소정간격(L1)을 초과하기 때문에(거터보다 크게 된다), 감쇠력으로서, 점성 댐퍼(11)에 의한 점성력과 마찰 댐퍼(30)에 의한 마찰력이 발생한다. 감쇠력의 변화에 대해서는 도4B와 대략 동일하나, 도4B의 상태에 비교해, 변위가 커진다.

이상과 같이 상술한 제1실시형태의 제진장치(10)의 구성에 의해서, 하측 양부(2)와 상측 양부(3)의 수평방향의 진동은, 점성 댐퍼(11)와 마찰 댐퍼(30)에 의해 감쇠하는 것이 가능하다. 구체적으로는, 점성 댐퍼(11)측에서는, 하측 양부(2)상에 설치된 점성유체 용기(12)에 대해서, 상측 양부(3)로부터 아래로 드리워진 저항판(14)이 수평방향으로 이동하면, 점성유체 용기(12)에 저류된 점성유체(13)에 의해, 점성유체 용기(12)에 대한 저항판(14)의 수평방향의 진동이 감쇠된다.

또한, 마찰 댐퍼(30)측에서는, 저항판(14)에 대해서 마찰 전달판(31)이 수평방향으로 이동하면, 마찰 전달판(31)과 저항판(14)과의 사이에 설치된 마찰력 발생부(32)에 의해, 마찰 전달판(31)에 대한 저항판(14)의 수평방향의 진동이 감쇠된다. 여기서, 절환기구(40)는, 마찰 전달판(31)에 대한 점성유체 용기(12)의 수평방향의 변위가 제1소정간격(L1)을 초과한 때에, 점성유체 용기(12)에 설치된 제1부재(41)가, 마찰 전달판(31)에 설치된 제2부재(42)에 당접해, 점성유체 용기(12)와 더불어 마찰 전달판(31)이 저항판(14)에 대해서 상대적으로 수평방향으로 이동한다.

이 때문에, 진동의 변위가 작아, 마찰 전달판(31)에 대한 점성유체 용기(12)의 상대적인 수평방향의 변위가 제1소정간격(L1)이내인 경우는, 제1부재(41)가 제2부재(42)에 당접하지 않아 마찰 전달판(31)이 상대적으로 수평방향으로 이동하지 않기 때문에, 마찰 댐퍼(30)는 작용하지 않으며, 점성 댐퍼(11)만 유효하게 작용한다.

그리고, 진동의 변위가 커져, 마찰 전달판(31)에 대한 점성유체 용기(12)의 상대적인 수평방향의 변위가 제1소정간격(L1)을 초과한 경우는, 제1부재(41)가 제2부재(42)에 당접하여 점성유체 용기(12)와 더불어 마찰 전달판(31)이 저항판(14)에 대해서 상대적으로 수평방향으로 이동하기 때문에, 마찰 댐퍼(30)도 작용해, 결과, 마찰 댐퍼(30)와 점성 댐퍼(11)의 양방이 유효하게 작용한다. 즉, 진동의 변위가 작은 경우는 점성 댐퍼(11)만 작용하고, 진동의 변위가 큰 경우는 점성 댐퍼(11)와 마찰 댐퍼(30)의 양방이 작용한다. 이와 같이, 진동의 변위가 큰 경우와 작은 경우 동시에 진동의 감쇠기능을 유효하게 작용시키는 것이 가능하다.

또한, 절환기구(40)에 있어서, 제1부재(41)는 점성유체 용기(12)의 상부로부터 그 상방에 배치된 마찰 전달판(31)을 향해 돌출된 제1철부(41)이며, 제2부재(42)는 마찰 전달판(31)의 하부로부터 점성유체 용기(12)를 향해 돌출된 제2철부(42)이며, 제1철부(41)와 제2철부(42)가 소정의 간격(L1)을 두고 번갈아 복수 배치되어 있기 때문에, 제1철부(41)가 수평방향으로 이동한 때에 제2철부(42)와 복수 개소에서 접촉하여 점성 댐퍼(11)만에 의한 진동의 감쇠로부터 마찰 댐퍼(30)도 포함된 진동의 감쇠로의 절환을 확실하게 수행하는 것이 가능하다.

또한, 절환기구(40)는 완충기구(43)에 의해 제1철부(41)와 제2철부(42)의 당접을 원활하게 수행하는 것이 가능하다.

(제2실시형태)

제1실시형태와 마찬가지의 구성에 대해서는, 설명을 생략하고, 부호를 유용하기로 한다. 도5에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제2실시형태에 관한 제진장치(50)는, 예를 들면, 건물 등의 하측 양부(2)와 상측 양부(3)를 포함하는 구조물(1)에 구비되어 있다.

제진장치(50)는 하측 양부(2)와 상측 양부(3)와의 수평방향의 상대적인 진동을 점성력으로 감쇠하는 점성 댐퍼(51)와, 상기 점성 댐퍼(51)에 연결되어 하측 양부(2)와 상측 양부(3)의 수평방향의 진동을 마찰력으로 감쇠하는 마찰 댐퍼(70)와, 점성 댐퍼(51)의 단독에 의한 진동의 감쇠와 상기 마찰 댐퍼(70)의 단독에 의한 진동의 감쇠를 절환하는 절환기구(80)를 구비하고 있다.

(점성 댐퍼(51)의 구성)

점성 댐퍼(51)는 하측 양부(2) 상면에 저면이 당접하도록 고정된 바닥이 있는 직사각형 통상의 점성유체 용기(52)와, 상기 점성유체 용기(52)에 저류된 점성유체(53)와, 상측 양부(3)에 고정된 상태로 아래로 드리워진 마찰 전달판(71)과, 상기 마찰 전달판(71)에 마찰 댐퍼(70)를 통해서 아래로 드리워져 점성유체(53)에 침지됨과 더불어 점성유체 용기(52)에 대해 수평 이동하는 저항판(54)을 구비하고 있다.

점성유체 용기(52)는, X방향 및 Z방향의 치수에 비교하여 Y방향의 치수가 작게 설정되며, 아울러 상방이 개방된 상자 형상이며, 저부(55)와, 상기 저부(55)로부터 상측으로 연장 형성되는 입벽부(56)와, 상기 입벽부(56)의 하단부에 저부(55)를 연장하도록 설치되어 체결부재(57)를 통해서 하측 양부(2)에 체결된 하부 거싯(58)을 구비하고 있다.

또한, 점성유체 용기(52)에는, 정면 및 배면의 입벽부(56)를 관통하여 점성유체 용기(52)의 Y방향의 팽창을 방지하는 팽창방지용 볼트(59)가 설치되어 있다. 저부(55)와 하부 거싯(58)을 일체로 형성해도 지장이 없다.

점성유체(53)는, 예를 들면, 실리콘오일이나 탄화수소화합물 등의 고점도의 고분자재료로서, 난연성, 내후성, 내구성을 가지며, 반복적인 전단(剪斷)에도 점성의 저하를 일으키지 않는 재료로 구성되어 있다.

마찰 전달판(71)은, 정면에서 볼 때, 수평방향으로 길게 대략 직사각형으로 형성된 판재로서, 상단부의 X방향 전역에 걸쳐 체결부재(61)에 의해 체결되며, YZ평면에서의 단면Ｌ자 형상으로 X방향으로 연장되는 상부 거싯(62)과, 중앙부에 수평방향으로 길게 형성된 관통공(73)을 구비하고 있다. 저항판(54)의 상부에 형성된 관통공(도시하지 않음)으로부터 삽입 통과된 체결부재(74)가 관통공(73)을 통과하고 있다. 상부 거싯(62)은, 체결부재(64)를 통해서 상측 양부(3)에 체결되어 있다.

저항판(54)은, 정면에서 볼 때 직사각형으로 형성된 판재이며, 상부에 형성되어 체결부재(74)를 통과시키는 관통공(도시하지 않음)과, 중앙부 및 하부에 대략 직사각형으로 형성된 관통공(63)을 구비하고 있다. 저항판(54)의 상부는, 마찰 전달판(71)에 Y방향으로 겹쳐져 있으며, 저항판(54)의 관통공 및 마찰 전달판(71)의 관통공(73)에 Y방향으로 삽입 통과되는 체결부재(74)에 의해, 저항판(54)이 마찰 전달판(71)에 체결되어 있다. 관통공(63)에, 팽창방지용 볼트(59)가 통과되어 있다.

(마찰 댐퍼(70)의 구성)

마찰 댐퍼(70)는 상부 거싯(62)에 체결부재(61)로 체결된 마찰 전달판(71)과, 상기 마찰 전달판(71)에 대해 ±X방향 수평이동 가능하게 설치된 저항판(54)과, 저항판(54)과 상기 마찰 전달판(71)과의 사이에 설치된 마찰력 발생부(72)를 구비하고 있다. 마찰 전달판(71)은 점성유체 용기(52)의 상방에 배치되어 있다.

마찰력 발생부(72)는 마찰 전달판(71)에 설치되어 점성 댐퍼(51)의 점성력보다도 큰 마찰력을 발생시키는 소정의 마찰 계수를 갖는 마찰재(도시하지 않음)와, 저항판(54)에 설치된 상대재로서의 스테인레스강(도시하지 않음)으로 이루어진다. 마찰 전달판(71)에는 체결부재(74)를 삽입 통과시키기 위한 관통공(73)이 형성되어 있다. 저항판(54)의 상부에는 관통공(도시하지 않음)이 형성되어 있으며, 저항판(54)의 관통공 및 마찰 전달판(71)의 관통공(73)에 Y방향으로 삽입 통과되는 체결부재(74)에 의해, 마찰 전달판(71)에 저항판(54)이 체결되어 있다. 또한, 체결부재(74)는 나사가 형성된 강봉(이를 테면 PC강봉)과 너트로 구성되어 있다. 너트와 마찰 전달판(71)과의 사이에 정면에서 볼 때 직사각형으로 워셔 기능을 갖는 지압판(도시하지 않음)이 배치되어 있다.

체결부재(74)를 볼트와 너트의 구성으로 해도 좋다. 또한, 실시예에서는, 한 장의 마찰 전달판(71)에 한 장의 저항판(54)을 배치했으나, 이에 한정되지 않고, 한 장의 마찰 전달판(71)을 두 장의 저항판(54)으로 끼우는 구성으로 해도 좋고, 마찰 전달판(71)과 저항판(54)과의 사이에 마찰력 발생부(72)가 설치되어, 체결부재(74)의 축력에 의해 마찰력 발생부(72)에 마찰력이 작용하면 마찰 전달판(71)과 저항판(54)의 매수가 달라도 지장이 없다. 또한, 실시예에서는, 마찰력 발생부(72)를, 각각 마찰 전달판(71)과 저항판(54)과의 사이에 별도 부재로서 설치했으나, 이에 한정되지 않고, 마찰 전달판(71)과 저항판(54)을 직접 습동시켜 상기 습동 부분을 각각 마찰력 발생부(72)로 해도 지장이 없다.

(절환기구(80)의 구성)

절환기구(80)는 저항판(54)에 관통하도록 형성된 대략 직사각형의 관통공(63)과, 상기 관통공(63)을 통과하여 점성유체 용기(52)에 설치되며 저항판(54)에 대한 점성유체 용기(52)의 ±X방향(수평방향)의 변위가 제1소정간격(L1)을 초과한 때에 관통공(63)의 내연에 당접함으로써 저항판(54)을 점성유체 용기(52)와 더불어 ±X방향(수평방향)으로 이동시키는 통과부재(81)를 구비하며, 관통공(63)의 내연으로부터 통과부재(81)까지의 ±X방향(수평방향)의 제1소정간격(L1)은, 마찰 전달판(71)에 대한 저항판(54)의 ±X방향(수평방향)의 이동 가능한 제2소정간격(L2)보다도 작게 설정되어 있다.

실시예에서는, 통과부재(81)에 관통공(도시하지 않음)을 형성하여 상기 관통공에 팽창방지용 볼트(59)를 삽입 통과시켰으나, 이에 한정되지 않고, 통과부재(81)를 팽창방지용 볼트(59)와 일체로 하여, 팽창방지용 볼트(59) 그 자체로 해도 좋다. 이 경우, 관통공(63)은, 팽창방지용 볼트(59)가 이동 가능한 장공으로 해도 좋다.

또한, 저항판(54)은, 점성유체 용기(52)에 대해서 수평방향으로 이동 가능하며, 그 제1소정간격(L1)은, 통과부재(81) 또는 팽창방지용 볼트(59)가 관통공(63)에 당접할 때까지의 범위이며, 제2소정간격(L2)은 제1소정간격(L1)보다도 크다. 제2소정간격(L2)은 점성유체 용기(52)에 대한 저항판(54)의 변위가 없는 상태에서, X방향에서의 체결부재(74)의 나사부의 좌단부로부터 관통공(73)의 좌측 내연까지의 거리이며, X방향에서의 체결부재(74)의 나사부의 우단부로부터 관통공(73)의 우측 내연까지의 거리도 제2소정간격(L2)이다.

또한, 절환기구(80)는, 통과부재(81) 또는 팽창방지용 볼트(59)가 관통공(63)에 당접하는 부분에, 통과부재(81) 또는 팽창방지용 볼트(59)와 관통공(63)의 충돌을 완화하는 완충기구(83)를 구비하고 있다. 완충기구(83)는, 예를 들면, 탄성부재로 구성된다.

(점성 댐퍼(51)의 작용)

점성 댐퍼(51)에서는, 점성유체 용기(52)와 저항판(54)과의 사이에는 간극이 형성되어 있으며, 상기 간극에 점성유체(53)가 담겨있다. 점성 댐퍼(51)는, 하측 양부(2)에 대해서 상측 양부(3)가 수평방향으로 진동하는 때, 점성유체 용기(52)에 대한 저항판(54)의 수평방향의 상대적인 진동에 의한 점성유체(53)의 점성 전단 저항력을 이용해, 점성유체 용기(52)에 대한 저항판(54)의 진동을 점성력으로 감쇠하는 것이다.

(마찰 댐퍼(70)의 작용)

마찰 댐퍼(70)는, 마찰력 발생부(72)의 마찰 저항력을 이용한 감쇠장치로서, 체결부재(74)를 조임으로써, 마찰력 발생부(72)의 마찰재에 체결부재(74)의 축력 또는 조임력을 전달한다. 저항판(54)과 마찰 전달판(71)이 수평방향으로 상대 이동함으로써, 마찰면에 동(動)마찰력을 발생시켜 마찰 저항력을 얻어, 마찰 전달판(71)에 대한 저항판(54)의 진동을 마찰력으로 감쇠하는 것이다.

(절환기구(80)의 작용)

절환기구(80)는, 하측 양부(2)에 대한 상측 양부(3)의 진동에 의한, 저항판(54)에 대한 점성유체 용기(52)의 변위의 크기에 따라, 점성 댐퍼(51)의 단독에 의한 진동감쇠와, 마찰 댐퍼(70)의 단독에 의한 진동감쇠를 절환하는 것이다. 저항판(54)에 대한 점성유체 용기(52)의 수평방향의 변위가 제1소정간격(L1)이내에서는, 통과부재(81)가 관통공(63)에 당접하지 않거나, 또는 당접해도 관통공(63)에 대해서 통과부재(81)가 그보다도 크게 변위하려고 하지 않기 때문에, 점성 댐퍼(51)만이 작용한다. 저항판(54)에 대한 점성유체 용기(52)의 수평방향의 변위가 제1소정간격(L1)을 초과한 경우에는, 통과부재(81)가 관통공(63)에 당접하여 점성유체 용기(52)와 저항판(54)이 일체적으로 동시에 변위한다.

이 때문에, 저항판(54)이 마찰 전달판(71)에 대해서 변위하여 마찰 댐퍼(70)만이 작용한다. 이와 같이, 절환기구(80)는, 저항판(54)에 대한 점성유체 용기(52)의 수평방향의 변위가 제1소정간격(L1)이내에서는 점성 댐퍼(51)만 작용시키고, 저항판(54)에 대한 점성유체 용기(52)의 수평방향의 변위가 제1소정간격(L1)을 초과한 경우에는 마찰 댐퍼(70)만 작용하도록 절환하는 것이다.

(제2실시형태의 제진장치(50)의 구성)

도６에 나타낸 바와 같이, 하측 양부(2)와 상측 양부(3)와의 사이에 제진장치(50)가 배치되어 있다. 제진장치(50)에서는, 점성 댐퍼(51)와 마찰 댐퍼(70)를 직렬로 연결하고, 추가로 절환기구(80)가 연결되어 있다.

하측 양부(2)에 대한 상측 양부(3)의 상대 변위(진동)가 작은 때(절환기구(80)의 제1소정간격(L1)의 범위 내인 때)는, 절환기구(80)가 거터(제1소정간격(L1))에 의해 절환되지 않기 때문에, 점성 댐퍼(51)만으로 진동을 감쇠시킨다.

하측 양부(2)에 대한 상측 양부(3)의 상대 변위(진동)가 큰 때(절환기구(80)의 제1소정간격(L1)을 초과한 때)는, 절환기구(80)가 절환되기 때문에, 점성 댐퍼(51) 대신에 마찰 댐퍼(70)만이 작용해 진동을 감쇠시킨다.

(제2실시형태의 제진장치(50)의 작용)

설명의 편의상, 진동하는 때는 하측 양부(2)에 대해서 상측 양부(3)가 변위하는 것으로 한다. 도７A에 나타낸 바와 같이, 진동하고 있지 않은 상태에서는, 하측 양부(2)에 대해서 상측 양부(3)가 이동하지 않는다.

도７B에 나타낸 바와 같이, 진동이 작은 상태(도７A의 제1소정간격(L1)의 범위 내)에서는, 하측 양부(2)에 대해서 상측 양부(3)가 화살표(21)와 같이 변위하고, 마찰 전달판(71)과 더불어 저항판(54)이 화살표(22)와 같이 변위하여, 점성 댐퍼(51)만으로 진동을 감쇠시킨다.

도７C에 나타낸 바와 같이, 진동이 큰 상태(도７A의 제1소정간격(L1)을 초과하는 범위)에서는, 하측 양부(2)에 대해서 상측 양부(3)가 화살표(23)와 같이 더욱이 변위하고, 관통공(63)에 통과부재(81)가 당접하여 절환기구(80)가 절환된다. 저항판(54)은 점성유체 용기(52)에 대해서 변위하지 않게 되나, 절환기구(80)에 의해 마찰 전달판(71)은, 저항판(54)에 대해서 화살표(24)와 같이 변위한다. 결과, 마찰 댐퍼(70)가 작용해, 마찰 댐퍼(70)만으로 진동을 감쇠시킨다.

도７C에 있어서, 진동에 의한 변위의 속도가 큰 경우에는, 점성력이 마찰력을 상회하기 때문에, 절환기구(80)에서 관통공(63)에 통과부재(81)가 당접하지 않아도 마찰력이 발생하는 경우가 있다.

(감쇠력과 변위의 관계(이력형상))

도８A에 나타낸 바와 같이, 진동에 의한 변위가 작은 상태에서는, 절환기구(80)의 변위가 제1소정간격(L1)이내(거터 이내)이므로, 감쇠력으로서, 점성 댐퍼(51)에 의한 점성력만 발생한다. 진동 발생 직후는, 화살표(31)와 같이 변위가 작은 상태에서 감쇠력이 커지고, 이어서 점성력만이 작용해 화살표(32)와 같이 감쇠력과 변위가 변화한다.

도８B에 나타낸 바와 같이, 진동에 의한 변위가 중위의 상태에서는, 절환기구(80)의 변위가 제1소정간격(L1)을 초과하면(거터보다도 커진다), 감쇠력으로서, 마찰 댐퍼(30)에 의한 마찰력만 발생한다. 진동 발생 직후의 절환기구(80)의 변위가 제1소정간격(L1)보다 작은 범위에서는, 화살표(33)과 같이 점성력만이 작용하여 감쇠력이 커지고, 이어서 관통공(63)에 통과부재(81)가 당접하여 절환기구(80)에 의해 화살표(34)와 같이 마찰력만이 작용하여 감쇠력이 커지게 된다.

이어서, 마찰력만이 작용한 상태에서 화살표(35)와 같이 감쇠력과 변위가 변화해, 진동의 변위방향이 반대가 되어 관통공(63)에 대한 통과부재(81)의 변위 방향이 역방향이 되면 절환기구(80)의 거터 부분만큼 점성력만이 작용한 상태로 화살표(36)와 같이 변위가 작아지도록 변화하고, 재차 관통공(63)에 통과부재(81)가 당접하여 절환기구(80)에 의해 화살표(37)과 같이 마찰력만이 작용하여 감쇠력이 커지게 된다. 이어서, 마찰력만이 작용한 상태로 화살표(38)와 같이 감쇠력과 변위가 변화한다.

점성력이 마찰력보다 큰 경우에는, 마찰력이 발생하기 시작한다. 점성체의 속도 의존성에 의해, 지진의 속도가 크면, 점성력이 마찰력을 상회한다.

도８C에 나타낸 바와 같이, 진동에 의한 변위가 보다 큰 상태에서는, 감쇠력의 변화에 대해서는 도８B와 거의 동일하게 되나, 도８B의 상태에 비교해, 변위가 커진다.

제1실시형태에서는, 제1부재(41)를 정면에서 볼 때 직사각형의 제1철부로하고, 제2부재(42)를 정면에서 볼 때 직사각형의 제2철부로 했으나, 이에 한정되지 않고, 제1부재(41)를 정면에서 볼 때 사다리꼴이나 반원형으로 하고, 제2부재(42)도 사다리꼴이나 반원형으로 하는 구성이나, 제1부재(41)를 ＋Y방향으로 돌출되는 핀으로 하고, 제2부재(42)를 핀의 수용부로 하는 구성 등, 제1소정간격(L1)을 초과한 때에 저항판(14)에 대해서 마찰 전달판(31)이 변위하도록 절환되면 기타 구성이라도 지장은 없다.

또한, 제1실시형태에서는, 제1부재(41)의 좌단으로부터 우측으로 서로 이웃한 제2부재(42)의 좌단까지의 거리와, 제1부재(41)의 좌단으로부터 좌측으로 서로 이웃한 제2부재(42)의 우단까지의 거리와의 양방을 제1소정거리L1로서 좌우 균등하게 변위하도록 했으나, 이에 한정되지 않고, 제1부재(41)의 좌단으로부터 우측으로 서로 이웃한 제2부재(42)의 좌단까지의 거리와, 제1부재(41)의 좌단으로부터 우측으로 서로 이웃한 제2부재(42)의 우단까지의 거리를 비균등하도록 설정해도 지장은 없다.

1‥구조물
2‥하측 양부
3‥상측 양부
10, 50‥제진장치
11, 51‥점성 댐퍼
12, 52‥점성유체 용기
13, 53‥점성유체
14, 54‥저항판
30, 70‥마찰 댐퍼
31, 71‥마찰 전달판
32, 72‥마찰력 발생부
40, 80‥절환기구
41‥제1부재(제1철부)
42‥제2부재(제2철부)
43, 83‥완충기구
19, 59‥팽창방지용 볼트
63‥관통공
81‥통과부재
L1‥제1소정간격
L2‥제2소정간격
Ｌ3‥제3소정간격

Claims

하측 양부와 상측 양부를 포함하는 구조물에 구비된 제진장치로서,
상기 하측 양부와 상기 상측 양부의 수평방향의 진동을 점성력으로 감쇠하는 점성 댐퍼와, 상기 점성 댐퍼에 연결되어 상기 하측 양부와 상기 상측 양부의 수평방향의 진동을 마찰력으로 감쇠하는 마찰 댐퍼와, 상기 점성 댐퍼의 단독에 의한 진동의 감쇠와 상기 점성 댐퍼 및 상기 마찰 댐퍼의 병용에 의한 진동의 감쇠를 절환하는 절환기구를 구비하며,
상기 점성 댐퍼는 상기 하측 양부상에 고정된 점성유체 용기와, 상기 점성유체 용기에 저류된 점성유체와, 상기 상측 양부에 고정된 상태로 아래로 드리워져 상기 점성유체에 침지됨과 더불어 상기 점성유체 용기에 대해 수평 이동하는 저항판을 구비하며,
상기 마찰 댐퍼는 상기 저항판에 대해 수평이동 가능하게 설치된 마찰 전달판과, 상기 마찰 전달판과 상기 점성 댐퍼의 상기 저항판과의 사이에 설치된 마찰력 발생부를 구비하며,
상기 절환기구는 상기 점성유체 용기에 설치된 제1부재와, 상기 제1부재의 수평이동 방향에 대향하여 상기 마찰 전달판에 설치된 제2부재를 구비하여, 상기 마찰 전달판에 대한 상기 점성유체 용기의 수평방향의 변위가 상기 제1부재의 수평방향의 단부와 상기 단부에 대향하는 상기 제2부재의 단부의 제1소정간격을 초과한 때에 상기 제1부재에 당접함으로써 상기 마찰 전달판을 상기 점성유체 용기와 더불어 상기 저항판에 대해서 상대적으로 수평방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 제진장치.
제1항에 있어서,
상기 절환기구에서는, 상기 마찰 전달판은 상기 점성유체 용기의 상방으로 배치되며,
상기 제1부재는 상기 점성유체 용기의 상부로부터 상기 마찰 전달판을 향해 돌출되는 제1철부이며,
상기 제2부재는 상기 마찰 전달판의 하부로부터 상기 점성유체 용기를 향해 돌출되는 제2철부이며,
상기 제1철부와 상기 제2철부는 상기 제1철부의 수평이동 방향으로 소정의 간격을 두고 번갈아 복수 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 제진장치.
제1항에 있어서,
상기 절환기구는, 상기 제1부재와 상기 제2부재가 당접하는 부분에, 상기 제1부재와 상기 제2부재의 충돌을 완화하는 완충기구를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 제진장치.
하측 양부와 상측 양부를 포함하는 구조물에 구비된 제진장치로서,
상기 하측 양부와 상기 상측 양부의 수평방향의 진동을 점성력으로 감쇠하는 점성 댐퍼와, 상기 점성 댐퍼에 연결되어 상기 하측 양부와 상기 상측 양부의 수평방향의 진동을 마찰력으로 감쇠하는 마찰 댐퍼와, 상기 점성 댐퍼의 단독에 의한 진동의 감쇠와 상기 마찰 댐퍼의 단독에 의한 진동의 감쇠를 절환하는 절환기구를 구비하며,
상기 점성 댐퍼는 상기 하측 양부 상에 고정된 점성유체 용기와, 상기 점성유체 용기에 저류된 점성유체와, 상기 상측 양부에 고정된 상태로 아래로 드리워진 마찰 전달판과, 상기 마찰 전달판으로부터 상기 마찰 댐퍼를 통해서 아래로 드리워져 상기 점성유체에 침지됨과 더불어 상기 점성유체 용기에 대해 수평 이동하는 저항판을 구비하며,
상기 마찰 댐퍼는 상기 마찰 전달판과, 상기 마찰 전달판에 대해 수평이동 가능하게 설치된 상기 저항판과, 상기 저항판과 상기 마찰 전달판과의 사이에 설치된 마찰력 발생부를 구비하며,
상기 절환기구는 상기 저항판에 관통되도록 형성된 관통공과, 상기 관통공을 통과하여 상기 점성유체 용기에 설치되며 상기 저항판에 대한 상기 점성유체 용기의 수평방향의 변위가 제1소정간격을 초과한 때에 상기 관통공의 내연에 당접함으로써 상기 저항판을 상기 점성유체 용기와 더불어 상기 마찰 전달판에 대해서 상대적으로 수평 방향으로 이동시키는 통과부재를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 제진장치.
제4항에 있어서,
상기 절환기구에서는,
상기 통과부재는 상기 점성유체 용기의 팽창을 방지하는 팽창방지용 볼트이며,
상기 관통공은 상기 팽창방지용 볼트가 이동 가능한 장공인 것을 특징으로 하는 제진장치.
제4항에 있어서,
상기 절환기구는, 상기 통과부재와 상기 관통공의 내연이 당접하는 부분에, 상기 통과부재와 상기 관통공의 내연의 충돌을 완화하는 완충기구를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 제진장치.