WO2017090824A1 - 에너지 소산형 엘라스토머 마찰 댐퍼 - Google Patents

에너지 소산형 엘라스토머 마찰 댐퍼 Download PDF

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WO2017090824A1
WO2017090824A1 PCT/KR2016/000329 KR2016000329W WO2017090824A1 WO 2017090824 A1 WO2017090824 A1 WO 2017090824A1 KR 2016000329 W KR2016000329 W KR 2016000329W WO 2017090824 A1 WO2017090824 A1 WO 2017090824A1
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WO
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friction
plate
disk
contact surface
friction plate
Prior art date
Application number
PCT/KR2016/000329
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English (en)
French (fr)
Inventor
허종완
김영찬
Original Assignee
인천대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/62—Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
    • E04B1/92—Protection against other undesired influences or dangers
    • E04B1/98—Protection against other undesired influences or dangers against vibrations or shocks; against mechanical destruction, e.g. by air-raids
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H9/00—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate
    • E04H9/02—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate withstanding earthquake or sinking of ground
    • E04H9/021—Bearing, supporting or connecting constructions specially adapted for such buildings
    • E04H9/0237—Structural braces with damping devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems

Definitions

  • the present invention relates to an energy dissipating elastomeric friction damper, and more particularly, to an energy dissipating elastomeric friction damper configured to adjust a magnitude of a frictional force that damps vibrations according to the strength of vibration applied to a structure.
  • Earthquakes such as the 2008 earthquake in Sichuan, China (more than 70,000 deaths and property damage 160 trillion won), the Great East Japan Earthquake in 2011 (more than 20,000 deaths, property damage 240 trillion won), and the 2015 Nepal earthquake (about 9,000 deaths, 4 trillion won) Earthquake frequency is increasing worldwide, including the loss of life and property due to its geometrical level.
  • Republic of Korea Patent Publication No. 2011-0028476 discloses a rotational and linear reciprocating friction damper, and a seismic reinforcement device using the same, and Patent Publication No. 2011-0028476 has a predetermined distance around the hollow on one side
  • a central load transfer plate having a plurality of circular cutouts cut in an arc shape, and having a plurality of straight cutouts cut in a straight line on the other side
  • a pair of rotational load transfer outer steel plates formed with a plurality of bolt holes formed at positions corresponding to the arc cuts of the central load transfer plate and in close contact with one side in front and rear surfaces of the center load transfer plate at a predetermined angle;
  • a pair of reciprocating load transfer outer steel plates which are formed in a plurality of bolt holes at positions corresponding to the straight cutouts of the central load transfer plate and are in close contact with the other front and rear surfaces of the center load transfer plate.
  • the seismic energy is absorbed efficiently by using the frictional force generated during the movement and linear motion.
  • the object is, according to the present invention, a first friction plate; A friction disk forming a first contact surface with the first friction plate; A second friction plate forming a second contact surface with the friction disk on an opposite side to the first friction plate; And fastening means for restraining relative flow except for relative rotation of the first friction plate, the friction disc, and the second friction plate, wherein the friction disc includes a relative relationship between the first friction plate and the second friction plate. It is achieved by an energy dissipation elastomer friction damper, characterized in that a plurality of magnetic bodies are provided which connect between the first contact surface and the second contact surface by selective magnetization to constrain the rotation.
  • the magnetic body may be formed in a spherical shape, and the magnetic body may be formed to be coated with an elastic film that is elastically deformed by an external force.
  • the fastening means includes: a shaft member inserted into the through hole; And adhesion means provided at both ends of the shaft member to closely contact the first friction plate, the friction disk, and the second friction plate.
  • the friction disk includes: a first disk plate having the first contact surface; A second disk plate having said second contact surface; A spacer disposed between the first disk plate and the second disk plate to separate the first disk plate and the second disk plate from each other; And a coil wound between the first disk plate and the second disk plate in a screw shape and selectively applied with a current to magnetize the plurality of magnetic bodies.
  • the spacer may be provided in a cylindrical shape inside or outside the coil, and may be formed to form a third contact surface with the first disk plate and the second disk plate, respectively.
  • the friction disk is provided with a plurality of magnetic bodies connecting between the first contact surface and the second contact surface by selective magnetization, so that the magnitude of the friction force that damps the vibration according to the strength of the vibration applied to the structure is increased. It is possible to provide an energy dissipative elastomeric friction damper that is adapted to be adjusted.
  • FIG. 1 is a perspective view of an energy dissipation elastomer friction damper of the present invention.
  • FIG. 2 and 3 are perspective views showing a friction disk of the energy dissipation elastomer friction damper of FIG.
  • FIG. 4 and 5 are cross-sectional views of the energy dissipation elastomer friction damper of FIG.
  • FIG. 6 is a graph showing the stress-strain hysteresis curve of the energy dissipation elastomer friction damper of FIG.
  • FIG. 7 and 8 is a state diagram using the energy dissipation elastomer friction damper of FIG.
  • shaft member 320 second disc plate
  • contact means F2 second contact surface
  • brace plate 351 elastic film
  • bracket 360 receiving member
  • the energy dissipation elastomer friction damper of the present invention is adapted to adjust the magnitude of the frictional force that damps the vibration in accordance with the strength of the vibration applied to the structure.
  • FIG. 1 is a perspective view of the energy dissipation elastomer friction damper of the present invention
  • Figures 2 and 3 are perspective views showing the friction disk of the energy dissipation elastomer friction damper of Figure 1
  • Figures 4 and 5 are the energy dissipation elastomer of Figure 1
  • Figure 6 is a cross-sectional view of the friction damper
  • Figure 6 is a graph showing the stress-strain hysteresis curve of the energy dissipation-type elastomer friction damper of Figure 1
  • Figure 7 and Figure 8 is a state diagram of the energy dissipation-type elastomer friction damper of Figure 1;
  • the energy dissipation elastomer friction damper 10 of the present invention is configured to adjust a magnitude of a friction force that damps vibration according to the strength of vibration applied to the structure 1, and the first friction The plate 100, the second friction plate 200, the friction disk 300 and the fastening means 400 are configured to be included.
  • the first friction plate 100 and the second friction plate 200 are configured to rotate relative to each other when the structure 1 is deformed, and are coupled to different portions of the structure 1, respectively. do.
  • the first friction plate 100 is rotatably coupled to the bracket 5 provided in the beam 3, and the second friction plate 200 is a brace plate 4 provided at the lower end of the column 2.
  • the wire (W) different parts of the structure (1) described above is the first friction plate 100 and the second friction plate 200 during deformation of the structure (1) by vibration, such as seismic force Pointing to the portion to generate a relative rotation in the various structures, such as ramen structure, truss structure and wall structure can be selected by a person skilled in the art various parts of the structure.
  • the first friction plate 100 and the second friction plate 200 are each formed in a long plate shape to one side, and one plane is disposed to face each other.
  • the second friction plate 200 is preferably provided on the opposite side with respect to the first friction plate 100, respectively.
  • both planes of the first friction plate 100 are opposite to one plane of the second friction plate 200.
  • Coupling holes H1 into which bolts are inserted are formed at ends of the first friction plate 100 and the second friction plate 200.
  • the first friction plate 100 and the second friction plate 200 are rotatably coupled to the bracket 5 and the wire W by bolts inserted into the coupling holes H1.
  • the fastening means 400 restrains relative flow except for the relative rotation of the first friction plate 100, friction disk 300 and the second friction plate 200.
  • the shaft member 410 and the contact means 420 is configured to include.
  • the first friction plate 100, the friction disk 300, and the second friction plate 200 have a through hole H2 into which the shaft member 410 is inserted.
  • the shaft member 410 is formed in a rod-shaped cross section is inserted into the through hole (H2).
  • the first friction plate 100, the friction disk 300, and the second friction plate 200 rotate relative to the shaft member 410 when the structure 1 is deformed.
  • the shaft member 410 may be provided with a bolt.
  • the close contact means 420 is provided at both ends of the shaft member 410 to be in close contact with the first friction plate 100, the friction disk 300 and the second friction plate 200, nuts 423, washers 421 and the disk spring 422.
  • the contact means 420 is provided on both sides of the shaft member 410 in a symmetrical form. 4 illustrates a state in which the nut 423 and the shaft member 410 are screwed in the state where the washers 421 are disposed on both sides of the disc spring 422.
  • the disk spring 422 is elastically compressed by screwing the shaft member 410 and the nut 423, and the first contact surface F1 and the second contact surface F2 are closely contacted by the elastic recovery force of the disk spring 422. do.
  • the friction force generated at the first contact surface F1 and the second contact surface F2 during the relative rotation of the first friction plate 100, the friction disk 300, and the second friction plate 200 may be the elasticity of the disk spring 422. Increase in proportion to resilience.
  • the friction disc 300 has a first friction plate 100 and a second friction when the first friction plate 100 and the second friction plate 200 are rotated relative to each other. As a structure which rubs with the plate 200, it is interposed between the 1st friction plate 100 and the 2nd friction plate 200. As shown in FIG.
  • the friction disk 300 includes a first disk plate 310, a second disk plate 320, a spacer 330, a coil 340, and a magnetic material 350.
  • the first disk plate 310 is configured to form the first friction plate 100 and the first contact surface F1, and is formed in a disk shape having flat surfaces on both surfaces. One surface of the first disk plate 310 is in close contact with the first friction plate 100 to form a circular first contact surface F1.
  • the second disk plate 320 is configured to form the second friction plate 200 and the second contact surface F2, and is formed in a disk shape having flat surfaces on both surfaces. One surface of the second disk plate 320 is in close contact with the second friction plate 200 to form a circular second contact surface F2.
  • the permanent magnet M may be coupled to the first disk plate 310 and the second disk plate 320.
  • the magnetic material 350 is provided in the state attached to the permanent magnet (M) in the receiving member (360).
  • the magnetic body 350 is formed by forming a part of the chain in advance by the magnetic force of the permanent magnet M (although it does not restrain the relative rotation between the first disk plate 310 and the second disk plate 320), the coil ( When a current is applied to the 340, the first disk plate 310 and the second disk plate 320 are connected at high speed.
  • the spacer 330 is configured to separate the first disk plate 310 and the second disk plate 320 from each other, and is interposed between the first disk plate 310 and the second disk plate 320.
  • the spacer 330 is cylindrically disposed outside the coil 340 and forms an annular third contact surface F3 with the first disk plate 310 and the second disk plate 320, respectively.
  • the spacer 330 is provided with a first spacer 331 and a second spacer 332 which together form a cylindrical shape and are coupled to each other at the outside of the coil 340.
  • a recessed portion is formed in a portion where the first spacer 331 and the second spacer 332 are coupled to each other, and the recessed portion is a state in which the first spacer 331 and the second spacer 332 are coupled to each other.
  • a hole (H3) through which the coil 340 passes.
  • the first spacer 331 and the second spacer 332 is coupled by welding.
  • the spacer 330 may be provided in a cylindrical shape inside the coil 340.
  • the receiving member 360 to be described later is omitted, and the spacer 330 receives the magnetic material 350 therein instead of the receiving member 360. do.
  • the coil 340 is wound around the outer circumferential surface of the spacer 330.
  • the magnetic material 350 is configured to restrain the relative rotation between the first disk plate 310 and the second disk plate 320 by selective magnetization, and is made of a spherical ferromagnetic substance 350. As shown in FIG. 4, the magnetic body 350 is provided in plural between the first disk plate 310 and the second disk plate 320 inside the receiving member 360.
  • the magnetic body 350 is covered with an elastic coating 351.
  • the elastic coating 351 is made of rubber, silicone or soft synthetic resin that is elastically deformed by external force. As shown in FIG. 5, in a state in which the magnetic bodies 350 form a bonding force with each other by magnetization, the elastic coating 351 prevents slippage between the magnetic bodies 350 to prevent the first disc plate (the first disk plate) formed by the magnetic bodies 350. The binding force between the 310 and the second disc plate 320 is increased.
  • the housing member 360 is configured to accommodate the magnetic material 350 therein and is formed in a circular pipe shape.
  • the receiving member 360 prevents the magnetic body 350 from being separated out of the coil 340.
  • the coil 340 is wound around the outer circumferential surface of the receiving member 360.
  • a partition member 370 may be provided inside the accommodation member 360.
  • the partition member 370 is configured to partition an inner space of the accommodation member 360, and includes a hub 371 and a plurality of walls 372.
  • the hub 371 is a portion through which the shaft member 410 is inserted, and a through hole H2 is formed.
  • Multiple walls 372 extend radially about hub 371.
  • the coil 340 is configured to magnetize a plurality of magnetic bodies 350, and is wound in a screw shape between the first disk plate 310 and the second disk plate 320. It is provided in the form. Both ends of the coil 340 extend outward through the holes H3 formed in the spacer 330 and are connected to the controller C.
  • the controller C is configured to selectively apply current to the coil 340, and is installed at one side of the structure 1.
  • the control unit C includes a seismometer (not shown).
  • the controller C controls the magnitude of the current applied to the coil 340 according to the magnitude of the vibration detected by the seismic sensor.
  • the magnitude of the current applied from the controller C to the coil 340 increases in proportion to the magnitude of the vibration detected by the seismic sensor.
  • the shape of the coil 340 is directed toward the second contact surface F2 from the first contact surface F1 toward the inside of the coil 340 (or the second contact surface F2).
  • the magnetic field of the first contact surface (F1) toward the side) is formed, the plurality of magnetic bodies 350 are magnetized together to connect the first disk plate 310 and the second disk plate 320 in a chain form.
  • the plurality of magnetic bodies 350 connected in a chain form a coupling force proportional to the magnetic field strength, and the first and second disk plates 310 and 320 are connected in a chain form. Relative rotation is constrained by 350.
  • the magnetization degree of the magnetic body 350 is proportional to the magnitude of the current flowing through the coil 340, when the magnitude of the current is adjusted, the coupling force between the magnetic body 350 (and the magnetic body 350, the first disk plate 310, and the second disk) is adjusted.
  • the coupling force between the disc plates 320 is changed, and thus, a force restraining relative rotation between the first disc plate 310 and the second disc plate 320 may be changed.
  • the controller C applies a current to the coil 340 when the magnitude of the vibration detected by the seismic sensor exceeds a set value.
  • the magnitude of the vibration is from the small value to the first set value, the second set value and the third set value.
  • the controller C does not apply a current to the coil 340 when the vibration is lower than or equal to the first set value. That is, in the vibration below the first set value, the first contact surface F1 and the second contact surface F2 without restraining the relative rotation between the first disk plate 310 and the second disk plate 320 by the magnetic body 350. And the vibration is attenuated by the frictional force of the third contact surface F3.
  • the controller C applies a current having a first magnitude to the coil 340.
  • the first magnitude is an assumed current intensity for easy understanding and is intended to be referred to as the first magnitude, the second magnitude, and the third magnitude, from small magnitude.
  • the control unit C applies a current having a first magnitude to the coil 340
  • the plurality of magnetic bodies 350 are magnetized in proportion to the first magnitude, and the first disc plate 310 is formed.
  • the second disk plate 320 are connected in a chain form.
  • the plurality of magnetic bodies 350 connected in a chain form a coupling force proportional to the strength of the magnetic field, and the first and second disk plates 310 and 320 are connected by a plurality of magnetic bodies 350 connected in a chain form.
  • the relative rotation is constrained so that the friction of the third contact surface F3 is suppressed.
  • the frictional force generated at the third contact surface F3 is smaller than the frictional force generated at the first contact surface F1 and the second contact surface F2, the first contact surface (as much as the frictional force generated at the third contact surface F3) is suppressed.
  • the magnitude of the frictional force generated at F1) and the second contact surface F2 is increased, the magnitude of the frictional force that damps vibrations as a whole increases.
  • the frictional force generated at the contact surface between objects is affected by the material and the roughness of the contact surface, the first friction plate 100, the second friction plate 200, the first disk plate 310, and the second disk plate ( If the roughness of the material and the contact surface of the 320 and the spacer 330 is changed, the friction force of various sizes may be generated on the first contact surface F1, the second contact surface F2, and the third contact surface F3.
  • the controller C applies a current of a second magnitude to the coil 340.
  • the plurality of magnetic bodies 350 are magnetized in proportion to the second magnitude, the magnitude of the frictional force generated at the first contact surface F1 and the second contact surface F2 is further increased to increase the magnitude of the frictional force that damps vibration as a whole. Done.
  • A1 represents a stress-strain hysteresis curve of the friction damper 10 when a first magnitude of current is applied to the coil 340
  • A2 represents a friction damper 10 when a second magnitude of current is applied to the coil 340.
  • A3 represents a stress-strain hysteresis curve of the friction damper 10 when a third magnitude of current is applied to the coil 340.
  • FIG. 8 shows a state in which a plurality of energy dissipation elastomer friction dampers 10 of the present invention are installed in the structure 1.
  • the plurality of first friction plates 100 are rotatably coupled to the brackets 5 provided on the beams 3, respectively.
  • the plurality of second friction plates 200 are rotatably coupled to each other, and are connected to the brace plate 4 by wires W at both ends.
  • the coupling hole H1 of the second friction plate 200 is formed in a slit shape in which the bolt may move at a predetermined interval.
  • a plurality of friction dampers 10 may rotate relative to each other between the first friction plate 100 and the second friction plate 200. This occurs at the same time, damping vibrations.
  • the friction disk is provided with a plurality of magnetic bodies connecting between the first contact surface and the second contact surface by selective magnetization, so that the magnitude of the friction force that damps the vibration according to the strength of the vibration applied to the structure is increased. It is possible to provide an energy dissipative elastomeric friction damper that is adapted to be adjusted.
  • the friction disk is provided with a plurality of magnetic bodies connecting between the first contact surface and the second contact surface by selective magnetization, and according to the intensity of vibration applied to the structure.
  • the friction disk is provided with a plurality of magnetic bodies connecting between the first contact surface and the second contact surface by selective magnetization, and according to the intensity of vibration applied to the structure.

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Abstract

에너지 소산형 엘라스토머 마찰 댐퍼가 개시된다. 본 발명의 에너지 소산형 엘라스토머 마찰 댐퍼는, 제1 마찰플레이트; 제1 마찰플레이트와 제1 접촉면을 형성하는 마찰디스크; 제1 마찰플레이트와 반대쪽에서 마찰디스크와 제2 접촉면을 형성하는 제2 마찰플레이트; 및 제1 마찰플레이트, 마찰디스크 및 제2 마찰플레이트의 상대회전을 제외한 상대유동을 구속하는 체결수단을 포함하고, 마찰디스크에는, 제1 마찰플레이트와 제2 마찰플레이트의 상대회전을 구속하도록 선택적 자화(magnetization)에 의해 제1 접촉면과 제2 접촉면 사이를 연결하는 다수의 자성체가 구비되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 마찰디스크에 선택적 자화(magnetization)에 의해 제1 접촉면과 제2 접촉면 사이를 연결하는 다수의 자성체가 구비됨으로써, 구조물에 인가되는 진동의 세기에 따라 진동을 감쇠시키는 마찰력의 크기가 조정되도록 이루어지는 에너지 소산형 엘라스토머 마찰 댐퍼를 제공할 수 있게 된다.

Description

에너지 소산형 엘라스토머 마찰 댐퍼
본 발명은 에너지 소산형 엘라스토머 마찰 댐퍼에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 구조물에 인가되는 진동의 세기에 따라 진동을 감쇠시키는 마찰력의 크기가 조정되도록 이루어지는 에너지 소산형 엘라스토머 마찰 댐퍼에 관한 것이다.
최근 2008년 중국 쓰촨성 대지진(사망 7만여명, 재산피해 160조원), 2011년 동일본 대지진(사망 2만여명, 재산피해 240조원), 2015년 네팔 대지진(사망 9천여명, 4조원) 등과 같은 지진이 주변국을 포함하여 전 세계적으로 지진발생빈도가 증가하고 있으며 이로 인한 인명과 재산 피해는 기하학적인 수준에 다다르고 있다.
따라서 지진과 같은 자연재해로 인한 구조물 붕괴, 그리고 이로 인한 2차 피해로 발생되는 인적물적인 피해를 예방하기 위해 사회기반 시설에 대한 안전성 확보 및 강화가 요구되는 실정이다.
미국과 일본 등의 기술 선진국에서는 지진재해 후에 구조물의 붕괴방지, 사용성 확보 및 보수비용 절감을 위하여 지진으로 인해 발생하는 구조물의 변형을 감소시키는 진동 및 변위제어시스템 등의 내진보강기술에 대한 연구가 증가되고 있다. 이는 기존의 내진설계만으로는 구조물 전체의 진동과 변위를 효율적으로 제어하고 감소하는데 한계가 있음을 나타낸다.
초창기의 내진보강기술은 구조물의 강성이나 질량을 증가시켜 지진하중에 저항하는 방법이 사용되었으나, 일부의 경우는 부재의 단면적이 지나치게 커지는 등 비경제적인 설계가 이루어졌다.
따라서, 구조물에 입력되는 에너지를 여러 방법으로 소산시키거나 제어하는 제진시스템을 이용하여 건물의 안정성과 사용성을 개선하기 위한 연구가 지속적으로 이루어지고 있다.
이들 대부분의 제진 시스템은 구조물이 진동하는 속도를 이용하여 진동에너지를 소산시키고 결과적으로 구조물의 등가감쇠를 증가시킴으로써 진동을 저감시키는 역할을 한다. 구조물 에너지를 감쇠에 의하여 소산시키는 것은 경제적이고 효율적이기 때문에 구조물의 강성과 질량을 이용한 방법에 비하여 선호되고 있다.
이와 관련하여 대한민국 공개특허공보 제2011-0028476호에는 회전 및 직선왕복 마찰댐퍼, 그리고 이를 이용한 내진보강장치가 개시되어 있으며, 공개특허공보 제2011-0028476호는 일측에는 중공을 중심으로 소정의 거리에 원호 형상으로 절개된 다수 개의 원호절개부가 구비되고, 타측에는 직선 형태로 절개된 다수 개의 직선절개부가 구비된 중앙하중전달판; 중앙하중전달판의 원호절개부와 대응하는 위치에 다수 개의 볼트구멍이 형성되며 중앙하중전달판의 일측 전후면에 일정한 각도로 벌어진 상태로 밀착되는 한 쌍의 회전용 하중전달 외부강판; 및, 중앙하중전달판의 직선절개부와 대응하는 위치에 다수 개의 볼트구멍이 형성되며 중앙하중전달판의 타측 전후면에 각각 밀착되는 한 쌍의 왕복용 하중전달 외부강판을 포함하여 구성되며, 회전 운동과 직선 운동 과정에서 발생되는 마찰력을 이용하여 지진에너지를 효율적으로 흡수하게 된다.
그러나 공개특허공보 제2011-0028476호와 같은 종래의 마찰댐퍼는 형성할 수 있는 마찰력의 크기가 고정되므로, 설계된 제진 성능(damping capacity)을 초과하는 지진력(earthquake load)이 구조물에 작용하는 경우 구조물의 손상을 막을 수 없는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은, 구조물에 인가되는 진동의 세기에 따라 진동을 감쇠시키는 마찰력의 크기가 조정되도록 이루어지는 에너지 소산형 엘라스토머 마찰 댐퍼를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 제1 마찰플레이트; 상기 제1 마찰플레이트와 제1 접촉면을 형성하는 마찰디스크; 상기 제1 마찰플레이트와 반대쪽에서 상기 마찰디스크와 제2 접촉면을 형성하는 제2 마찰플레이트; 및 상기 제1 마찰플레이트, 상기 마찰디스크 및 상기 제2 마찰플레이트의 상대회전을 제외한 상대유동을 구속하는 체결수단을 포함하고, 상기 마찰디스크에는, 상기 제1 마찰플레이트와 상기 제2 마찰플레이트의 상대회전을 구속하도록 선택적 자화(magnetization)에 의해 상기 제1 접촉면과 상기 제2 접촉면 사이를 연결하는 다수의 자성체가 구비되는 것을 특징으로 하는 에너지 소산형 엘라스토머 마찰 댐퍼에 의하여 달성된다.
상기 자성체는 구형(球形)으로 형성되고, 상기 자성체는 외력에 의해 탄력적으로 변형하는 탄성피막으로 피복되도록 이루어질 수 있다.
상기 제1 마찰플레이트, 상기 마찰디스크 및 상기 제2 마찰플레이트에는 각각 관통홀이 형성되고, 상기 체결수단은, 상기 관통홀에 삽입되는 축부재; 및 상기 축부재의 양단부에 구비되어 상기 제1 마찰플레이트, 상기 마찰디스크 및 상기 제2 마찰플레이트를 밀착시키는 밀착수단을 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 마찰디스크는, 상기 제1 접촉면을 갖는 제1 디스크플레이트; 상기 제2 접촉면을 갖는 제2 디스크플레이트; 상기 제1 디스크플레이트와 상기 제2 디스크플레이트 사이에 구비되어 상기 제1 디스크플레이트 및 상기 제2 디스크플레이트를 서로 이격시키는 이격부재; 및 상기 제1 디스크플레이트와 상기 제2 디스크플레이트 사이에 나사모양으로 감기고, 선택적으로 전류가 인가되어 상기 다수의 자성체를 자화시키는 코일을 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 이격부재는, 상기 코일의 안쪽 또는 바깥쪽에 원통형으로 구비되고, 상기 제1 디스크플레이트 및 상기 제2 디스크플레이트와 제3 접촉면을 각각 형성하도록 이루어질 수 있다.
본 발명에 의하면, 마찰디스크에 선택적 자화(magnetization)에 의해 제1 접촉면과 제2 접촉면 사이를 연결하는 다수의 자성체가 구비됨으로써, 구조물에 인가되는 진동의 세기에 따라 진동을 감쇠시키는 마찰력의 크기가 조정되도록 이루어지는 에너지 소산형 엘라스토머 마찰 댐퍼를 제공할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 에너지 소산형 엘라스토머 마찰 댐퍼의 사시도.
도 2 및 도 3은 도 1의 에너지 소산형 엘라스토머 마찰 댐퍼의 마찰디스크를 나타내는 사시도.
도 4 및 도 5는 도 1의 에너지 소산형 엘라스토머 마찰 댐퍼의 단면도.
도 6은 도 1의 에너지 소산형 엘라스토머 마찰 댐퍼의 응력-변형률 이력곡선을 나타내는 그래프.
도 7 및 도 8은 도 1의 에너지 소산형 엘라스토머 마찰 댐퍼의 사용상태도.
* 도면의 주요부분에 관한 부호의 설명 *
10 : 마찰 댐퍼
100 : 제1 마찰플레이트 300 : 마찰디스크
200 : 제2 마찰플레이트 310 : 제1 디스크플레이트
H1 : 결합홀 F1 : 제1 접촉면
H2 : 관통홀 F3 : 제3 접촉면
400 : 체결수단 M : 영구자석
410 : 축부재 320 : 제2 디스크플레이트
420 : 밀착수단 F2 : 제2 접촉면
421 : 와셔 330 : 이격부재
422 : 디스크스프링 331 : 제1 이격부재
423 : 너트 332 : 제2 이격부재
1 : 구조물 H3 : 구멍
2 : 기둥 340 : 코일
3 : 보 350 : 자성체
4 : 가새플레이트 351 : 탄성피막
5 : 브래킷 360 : 수용부재
W : 와이어 370 : 격벽부재
C : 제어부
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
본 발명의 에너지 소산형 엘라스토머 마찰 댐퍼는, 구조물에 인가되는 진동의 세기에 따라 진동을 감쇠시키는 마찰력의 크기가 조정되도록 이루어진다.
도 1은 본 발명의 에너지 소산형 엘라스토머 마찰 댐퍼의 사시도, 도 2 및 도 3은 도 1의 에너지 소산형 엘라스토머 마찰 댐퍼의 마찰디스크를 나타내는 사시도, 도 4 및 도 5는 도 1의 에너지 소산형 엘라스토머 마찰 댐퍼의 단면도, 도 6은 도 1의 에너지 소산형 엘라스토머 마찰 댐퍼의 응력-변형률 이력곡선을 나타내는 그래프, 도 7 및 도 8은 도 1의 에너지 소산형 엘라스토머 마찰 댐퍼의 사용상태도.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 에너지 소산형 엘라스토머 마찰 댐퍼(10)는, 구조물(1)에 인가되는 진동의 세기에 따라 진동을 감쇠시키는 마찰력의 크기가 조정되도록 이루어지며, 제1 마찰플레이트(100), 제2 마찰플레이트(200), 마찰디스크(300) 및 체결수단(400)을 포함하여 구성된다.
도 7에 도시된 바와 같이, 제1 마찰플레이트(100) 및 제2 마찰플레이트(200)는 구조물(1)의 변형시 서로 상대회전을 하는 구성으로서, 각각 구조물(1)의 서로 다른 부분에 결합된다.
도 7에서 제1 마찰플레이트(100)는 보(3)에 구비된 브래킷(5)에 회전가능하게 결합되고, 제2 마찰플레이트(200)는 기둥(2)의 하단부에 구비된 가새플레이트(4)와 와이어(W)로 연결된 것으로 도시되었으나, 상술한 구조물(1)의 서로 다른 부분은 지진력 등 진동에 의한 구조물(1)의 변형시 제1 마찰플레이트(100)와 제2 마찰플레이트(200)에 상대회전을 발생시키는 부분을 가리키며, 라멘 구조, 트러스 구조 및 벽식 구조 등 서로 다른 구조물에서 통상의 기술자에 의해 구조물의 다양한 부분이 선정될 수 있음은 물론이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제1 마찰플레이트(100) 및 제2 마찰플레이트(200)는 각각 일측으로 긴 플레이트 형태로 형성되며, 한쪽 평면이 서로 대향하는 형태로 배치된다.
도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 마찰플레이트(200)는 제1 마찰플레이트(100)를 기준으로 서로 반대쪽에 각각 구비되는 것이 바람직하다. 이와 같은 경우, 제1 마찰플레이트(100)의 양쪽 평면은 제2 마찰플레이트(200)의 한쪽 평면과 서로 대향된다.
제1 마찰플레이트(100) 및 제2 마찰플레이트(200)의 단부에는 볼트가 삽입되는 결합홀(H1)이 형성된다. 제1 마찰플레이트(100) 및 제2 마찰플레이트(200)는 결합홀(H1)에 삽입된 볼트에 의해 브래킷(5) 및 와이어(W)와 회전가능하게 결합된다.
도 1, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 체결수단(400)은 제1 마찰플레이트(100), 마찰디스크(300) 및 제2 마찰플레이트(200)의 상대회전을 제외한 상대유동을 구속하는 구성으로서, 축부재(410) 및 밀착수단(420)을 포함하여 구성된다. 제1 마찰플레이트(100), 마찰디스크(300) 및 제2 마찰플레이트(200)에는 축부재(410)가 삽입되는 관통홀(H2)이 형성된다.
축부재(410)는 단면이 둥근 막대형태로 형성되어 관통홀(H2)에 삽입된다. 제1 마찰플레이트(100), 마찰디스크(300) 및 제2 마찰플레이트(200)는 구조물(1)의 변형시 축부재(410)를 중심으로 상대회전하게 된다. 축부재(410)는 볼트로 구비될 수 있다.
밀착수단(420)은 축부재(410)의 양단부에 구비되어 제1 마찰플레이트(100), 마찰디스크(300) 및 제2 마찰플레이트(200)를 서로 밀착시키는 구성으로서, 너트(423), 와셔(421) 및 디스크스프링(422)으로 구비된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 축부재(410)가 스터드 볼트(stud bolt)로 구비되면, 밀착수단(420)은 축부재(410)의 양쪽에 서로 대칭된 형태로 구비된다. 도 4에는 디스크스프링(422)의 양쪽에 각각 와셔(421)가 배치된 상태에서 너트(423)와 축부재(410)가 나사결합된 상태를 나타낸다.
디스크스프링(422)은 축부재(410)와 너트(423)의 나사결합에 의해 탄성 압축되며, 제1 접촉면(F1) 및 제2 접촉면(F2)은 디스크스프링(422)의 탄성 회복력에 의해 밀착된다. 제1 마찰플레이트(100), 마찰디스크(300) 및 제2 마찰플레이트(200)의 상대회전시 제1 접촉면(F1) 및 제2 접촉면(F2)에서 생성되는 마찰력은 디스크스프링(422)의 탄성 회복력에 비례하여 증가한다.
도 1, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 마찰디스크(300)는 제1 마찰플레이트(100)와 제2 마찰플레이트(200) 간 상대회전시 제1 마찰플레이트(100) 및 제2 마찰플레이트(200)와 마찰하는 구성으로서, 제1 마찰플레이트(100)와 제2 마찰플레이트(200) 사이에 개재된다.
마찰디스크(300)는 제1 디스크플레이트(310), 제2 디스크플레이트(320), 이격부재(330), 코일(340) 및 자성체(350)를 포함하여 구성된다.
제1 디스크플레이트(310)는 제1 마찰플레이트(100)와 제1 접촉면(F1)을 형성하는 구성으로서, 양쪽 면에 평탄면을 갖는 원반형태로 형성된다. 제1 디스크플레이트(310)의 한쪽 면은 제1 마찰플레이트(100)와 밀착되어 원형의 제1 접촉면(F1)을 형성한다.
제2 디스크플레이트(320)는 제2 마찰플레이트(200)와 제2 접촉면(F2)을 형성하는 구성으로서, 양쪽 면에 평탄면을 갖는 원반형태로 형성된다. 제2 디스크플레이트(320)의 한쪽 면은 제2 마찰플레이트(200)와 밀착되어 원형의 제2 접촉면(F2)을 형성한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제1 디스크플레이트(310) 및 제2 디스크플레이트(320)에는 영구자석(M)이 결합될 수 있다.
자성체(350) 중 일부는 수용부재(360) 내부에서 영구자석(M)에 붙은 상태로 구비된다. 자성체(350)는 영구자석(M)의 자력에 의해 (제1 디스크플레이트(310)와 제2 디스크플레이트(320) 간 상대회전을 구속하지는 못하지만) 체인형태의 일부를 사전에 형성함으로써, 코일(340)에 전류가 인가되면 빠른 속도로 제1 디스크플레이트(310)와 제2 디스크플레이트(320) 사이를 연결하게 된다.
이격부재(330)는 제1 디스크플레이트(310)와 제2 디스크플레이트(320)를 서로 이격시키는 구성으로서, 제1 디스크플레이트(310)와 제2 디스크플레이트(320) 사이에 개재된다. 이격부재(330)는 코일(340)의 바깥쪽에 원통형으로 구비되며, 제1 디스크플레이트(310) 및 제2 디스크플레이트(320)와 환형의 제3 접촉면(F3)을 각각 형성한다.
구조물(1)의 변형에 의해 제1 마찰플레이트(100)와 제2 마찰플레이트(200) 간 상대회전이 발생하게 되면, 제1 접촉면(F1), 제2 접촉면(F2) 및 제3 접촉면(F3)에는 축부재(410)를 중심으로 하는 원주방향의 상대이동이 발생하게 되며, 제1 접촉면(F1), 제2 접촉면(F2) 및 제3 접촉면(F3)에는 각각 마찰력이 생성되어 진동을 감쇠시키게 된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 이격부재(330)는 함께 원통형을 형성하는 제1 이격부재(331)와 제2 이격부재(332)로 구비되어 코일(340)의 바깥쪽에서 서로 결합된다.
제1 이격부재(331)와 제2 이격부재(332)가 서로 결합되는 부분에는 오목한 부분이 형성되며, 오목한 부분은 제1 이격부재(331)와 제2 이격부재(332)가 서로 결합된 상태에서 코일(340)이 통과하는 구멍(H3)을 형성하게 된다. 제1 이격부재(331)와 제2 이격부재(332)는 용접에 의해 결합된다.
도시되지는 않았으나, 이격부재(330)는 코일(340)의 안쪽에 원통형으로 구비될 수도 있다. 이격부재(330)가 코일(340)의 안쪽에 구비되는 경우 후술할 수용부재(360)는 생략되며, 이격부재(330)가 수용부재(360)를 대신하여 내부에 자성체(350)를 수용하게 된다. 이때, 코일(340)은 이격부재(330)의 외주면에 감기게 된다.
자성체(350)는 선택적 자화(magnetization)에 의해 제1 디스크플레이트(310)와 제2 디스크플레이트(320) 간 상대회전을 구속하기 위한 구성으로서, 구형의 강자성체(ferromagnetic substance, 350)로 이루어진다. 도 4에 도시된 바와 같이, 자성체(350)는 수용부재(360) 안쪽에서 제1 디스크플레이트(310)와 제2 디스크플레이트(320)의 사이에 다수로 구비된다.
자성체(350)는 탄성피막(351)으로 피복된다. 탄성피막(351)은 외력에 의해 탄력적으로 변형하는 고무, 실리콘 또는 연질의 합성수지 재질로 이루어진다. 도 5에 도시된 바와 같이, 자성체(350)가 자화에 의해 서로 결합력을 형성한 상태에서, 탄성피막(351)은 자성체(350) 간 미끄러짐을 방지하여 자성체(350)에 의한 제1 디스크플레이트(310)와 제2 디스크플레이트(320) 간 구속력이 증가하게 된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 수용부재(360)는 자성체(350)를 내부에 수용하기 위한 구성으로서, 원형 파이프 형태로 형성된다. 수용부재(360)는 자성체(350)가 코일(340)의 바깥쪽으로 이탈되는 것을 방지한다. 코일(340)은 수용부재(360)의 외주면에 감긴다.
도 3에 도시된 바와 같이, 수용부재(360)의 내부에는 격벽부재(370)가 구비될 수 있다. 격벽부재(370)는 수용부재(360)의 내부 공간을 구획하는 구성으로서, 허브(371)와 다수의 벽(372)으로 구성된다.
허브(371)는 축부재(410)가 삽입되는 부분으로 관통홀(H2)이 형성된다. 다수의 벽(372)은 허브(371)를 중심으로 방사상으로 연장된다. 수용부재(360)의 내부에 격벽부재(370)가 설치되면, 다수의 자성체(350)는 벽(372)에 의해 격리된 공간마다 일정한 개수로 구비되며, 자성체(350)가 수용부재(360)의 내부에서 어느 한쪽으로 몰리는 것이 방지된다.
도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 코일(340)은 다수의 자성체(350)를 자화시키기 위한 구성으로서, 제1 디스크플레이트(310)와 제2 디스크플레이트(320) 사이에 나사모양으로 감긴 형태로 구비된다. 코일(340)의 양단부는 이격부재(330)에 형성된 구멍(H3)을 통해 바깥쪽으로 연장되어 제어부(C)에 연결된다.
도 7에 도시된 바와 같이, 제어부(C)는 선택적으로 코일(340)에 전류를 인가하는 구성으로서, 구조물(1)의 일측에 설치된다. 제어부(C)에는 지진센서(seismometer, 미도시)가 내장된다.
제어부(C)는 지진센서에서 검출한 진동의 크기에 따라 코일(340)에 인가되는 전류의 크기를 제어하게 된다. 제어부(C)로부터 코일(340)에 인가되는 전류의 크기는 지진센서에서 검출한 진동의 크기와 비례하여 증가하게 된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 코일(340)에 전류가 인가되면, 코일(340)의 안쪽에는 제1 접촉면(F1) 쪽에서 제2 접촉면(F2) 쪽을 향하는 형태(또는 제2 접촉면(F2) 쪽에서 제1 접촉면(F1) 쪽을 향하는 형태)의 자기장이 형성되며, 다수의 자성체(350)는 함께 자화되어 제1 디스크플레이트(310)와 제2 디스크플레이트(320)를 체인형태로 연결한다.
체인형태로 연결된 다수의 자성체(350)는 자계의 세기(Magnetic Field Strength)에 비례하는 결합력을 형성하며, 제1 디스크플레이트(310)와 제2 디스크플레이트(320)는 체인형태로 연결된 다수의 자성체(350)에 의해 상대회전이 구속된다.
자성체(350)의 자화도는 코일(340)을 흐르는 전류의 크기에 비례하므로, 전류의 크기를 조정하면 자성체(350) 간 결합력(그리고 자성체(350)와 제1 디스크플레이트(310) 및 제2 디스크플레이트(320) 간 결합력)이 변화되며, 따라서 제1 디스크플레이트(310)와 제2 디스크플레이트(320) 간 상대회전을 구속하는 힘을 변화시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 구조물(1)의 변형에 의해 제1 마찰플레이트(100)와 제2 마찰플레이트(200) 간 상대회전이 발생하게 되면, 제1 접촉면(F1), 제2 접촉면(F2) 및 제3 접촉면(F3) 각각에는 축부재(410)를 중심으로 하는 원주방향의 상대이동이 발생하게 되며, 제1 접촉면(F1), 제2 접촉면(F2) 및 제3 접촉면(F3)에는 각각 마찰력이 생성되어 진동을 감쇠시키게 된다.
한편, 제어부(C)는 지진센서에서 검출한 진동의 크기가 설정된 값을 초과하면, 코일(340)에 전류를 인가시키게 된다. 용이한 이해를 위해 진동의 크기를 작은 값부터 제1 설정값, 제2 설정값 및 제3 설정값으로 가정하기로 한다.
제어부(C)는 제1 설정값 이하의 진동에 대해서는 코일(340)에 전류를 인가시키지 않는다. 즉, 제1 설정값 이하의 진동에서는 자성체(350)에 의한 제1 디스크플레이트(310)와 제2 디스크플레이트(320) 간 상대회전의 구속 없이 제1 접촉면(F1), 제2 접촉면(F2) 및 제3 접촉면(F3)의 마찰력에 의해 진동을 감쇠시키게 된다.
지진센서가 제1 설정값을 초과한 진동을 감지하게 되면, 제어부(C)는 코일(340)에 제1 크기의 전류를 인가하게 된다. 제1 크기는 용이한 이해를 위한 가정된 전류의 세기로서 작은 세기부터 제1 크기, 제2 크기 및 제3 크기로 지칭하고자 한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제어부(C)가 코일(340)에 제1 크기의 전류를 인가하면, 다수의 자성체(350)는 제1 크기와 비례하여 자화되며, 제1 디스크플레이트(310)와 제2 디스크플레이트(320)를 체인형태로 연결한다.
체인형태로 연결된 다수의 자성체(350)는 자계의 세기에 비례하는 결합력을 형성하며, 제1 디스크플레이트(310)와 제2 디스크플레이트(320)는 체인형태로 연결된 다수의 자성체(350)에 의해 상대회전이 구속되어, 제3 접촉면(F3)의 마찰이 억제된다.
제3 접촉면(F3)에서 발생하는 마찰력을 제1 접촉면(F1) 및 제2 접촉면(F2)에서 발생하는 마찰력보다 작게 형성하면, 제3 접촉면(F3)의 마찰력 발생을 억제하는 만큼 제1 접촉면(F1) 및 제2 접촉면(F2)에서 발생하는 마찰력의 크기가 증가함으로써, 진동을 감쇠시키는 마찰력의 크기가 전체적으로 증가하게 된다.
물체 간 접촉면에서 발생하는 마찰력은 물체의 재질 및 접촉면의 거칠기에 영향을 받으므로, 제1 마찰플레이트(100), 제2 마찰플레이트(200), 제1 디스크플레이트(310), 제2 디스크플레이트(320) 및 이격부재(330)의 재질 및 접촉면의 거칠기를 변화시키면 제1 접촉면(F1), 제2 접촉면(F2) 및 제3 접촉면(F3)에 다양한 크기의 마찰력을 발생시킬 수 있다.
한편, 지진센서가 제2 설정값을 초과한 진동을 감지하게 되면, 제어부(C)는 코일(340)에 제2 크기의 전류를 인가하게 된다. 다수의 자성체(350)가 제2 크기와 비례하여 자화되면, 제1 접촉면(F1) 및 제2 접촉면(F2)에서 발생하는 마찰력의 크기가 더욱 증가하여 진동을 감쇠시키는 마찰력의 크기는 전체적으로 보다 증가하게 된다.
도 6에는 코일(340)에 인가되는 전류의 세기에 따른 마찰 댐퍼(10)의 응력-변형률 이력곡선을 나타낸다.
A1는 코일(340)에 제1 크기의 전류가 인가되었을 때 마찰 댐퍼(10)의 응력-변형률 이력곡선을 나타내고, A2는 코일(340)에 제2 크기의 전류가 인가되었을 때 마찰 댐퍼(10)의 응력-변형률 이력곡선을 나타내며, A3는 코일(340)에 제3 크기의 전류가 인가되었을 때 마찰 댐퍼(10)의 응력-변형률 이력곡선을 나타낸다.
도 6에 도시된 바와 같이, 자기장의 세기가 강해질수록 마찰 댐퍼(10)의 강성이 커지고 1 사이클 당 감쇠량도 증가하게 된다.
도 8은 본 발명의 에너지 소산형 엘라스토머 마찰 댐퍼(10)가 구조물(1)에 복수로 설치된 상태를 나타낸다.
복수의 제1 마찰플레이트(100)는 보(3)에 구비된 브래킷(5)에 각각 회전가능하게 결합된다. 복수의 제2 마찰플레이트(200)는 서로 회전가능하게 결합되고, 양쪽 끝에서 와이어(W)에 의해 가새플레이트(4)와 연결된다. 자세하게 도시되지는 않았으나, 제2 마찰플레이트(200)의 결합홀(H1)은 볼트가 일정간격 이동할 수 있는 슬릿형태로 형성된다.
도 8(b)에 도시된 바와 같이, 지진 등 외력에 의해 구조물(1)이 변형되면, 복수의 마찰 댐퍼(10)에는 제1 마찰플레이트(100)와 제2 마찰플레이트(200) 간 상대회전이 동시에 발생하여 진동을 감쇠시키게 된다.
본 발명에 의하면, 마찰디스크에 선택적 자화(magnetization)에 의해 제1 접촉면과 제2 접촉면 사이를 연결하는 다수의 자성체가 구비됨으로써, 구조물에 인가되는 진동의 세기에 따라 진동을 감쇠시키는 마찰력의 크기가 조정되도록 이루어지는 에너지 소산형 엘라스토머 마찰 댐퍼를 제공할 수 있게 된다.
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
본 발명에 따른 에너지 소산형 엘라스토머 마찰 댐퍼에 의하면, 마찰디스크에 선택적 자화(magnetization)에 의해 제1 접촉면과 제2 접촉면 사이를 연결하는 다수의 자성체가 구비됨으로써, 구조물에 인가되는 진동의 세기에 따라 진동을 감쇠시키는 마찰력의 크기가 조정되도록 이루어지는 점에서, 기존 기술의 한계를 뛰어 넘음에 따라 관련 기술에 대한 이용만이 아닌 적용되는 장치의 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.

Claims (5)

  1. 제1 마찰플레이트;
    상기 제1 마찰플레이트와 제1 접촉면을 형성하는 마찰디스크;
    상기 제1 마찰플레이트와 반대쪽에서 상기 마찰디스크와 제2 접촉면을 형성하는 제2 마찰플레이트; 및
    상기 제1 마찰플레이트, 상기 마찰디스크 및 상기 제2 마찰플레이트의 상대회전을 제외한 상대유동을 구속하는 체결수단을 포함하고,
    상기 마찰디스크에는, 상기 제1 마찰플레이트와 상기 제2 마찰플레이트의 상대회전을 구속하도록 선택적 자화(magnetization)에 의해 상기 제1 접촉면과 상기 제2 접촉면 사이를 연결하는 다수의 자성체가 구비되는 것을 특징으로 하는 에너지 소산형 엘라스토머 마찰 댐퍼.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자성체는 구형(球形)으로 형성되고,
    상기 자성체는 외력에 의해 탄력적으로 변형하는 탄성피막으로 피복된 것을 특징으로 하는 에너지 소산형 엘라스토머 마찰 댐퍼.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 마찰플레이트, 상기 마찰디스크 및 상기 제2 마찰플레이트에는 각각 관통홀이 형성되고,
    상기 체결수단은,
    상기 관통홀에 삽입되는 축부재; 및
    상기 축부재의 양단부에 구비되어 상기 제1 마찰플레이트, 상기 마찰디스크 및 상기 제2 마찰플레이트를 밀착시키는 밀착수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 소산형 엘라스토머 마찰 댐퍼.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 마찰디스크는,
    상기 제1 접촉면을 갖는 제1 디스크플레이트;
    상기 제2 접촉면을 갖는 제2 디스크플레이트;
    상기 제1 디스크플레이트와 상기 제2 디스크플레이트 사이에 구비되어 상기 제1 디스크플레이트 및 상기 제2 디스크플레이트를 서로 이격시키는 이격부재; 및
    상기 제1 디스크플레이트와 상기 제2 디스크플레이트 사이에 나사모양으로 감기고, 선택적으로 전류가 인가되어 상기 다수의 자성체를 자화시키는 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 소산형 엘라스토머 마찰 댐퍼.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 이격부재는,
    상기 코일의 안쪽 또는 바깥쪽에 원통형으로 구비되고, 상기 제1 디스크플레이트 및 상기 제2 디스크플레이트와 제3 접촉면을 각각 형성하는 것을 특징으로 하는 에너지 소산형 엘라스토머 마찰 댐퍼.
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