KR101331159B1 - 마찰 댐퍼 - Google Patents

Abstract

간단한 구성으로, 초동시와 슬라이딩시의 마찰력의 차가 작고, 큰 조임력을 가해도 슬라이딩 부재에 변형이 발생하기 어렵고, 높은 마찰력을 안정하게 발생시킬 수 있는 마찰 댐퍼를 제공한다.

통 상자(2)와, 통 상자 내에, 축 방향에 고정된 원통 부재(6)와, 원통 부재의 내주면에 압입된 미끄럼 베어링(7)과, 금속으로 이루어지고, 미끄럼 베어링의 내주면에, 축 방향으로 슬라이딩 가능하게 압입된 축(3)을 구비하고, 통 상자와 축이 축 방향으로 상대적으로 이동했을 때에, 축의 외주면과 미끄럼 베어링의 내주면이 서로 마찰 슬라이딩하여, 진동 에너지를 흡수하는 마찰 댐퍼(1). 건축 구조물의 구조 부재의 중간 부분 또는 단부에, 통 상자와 축을 축 방향으로 상대적으로 이동할 수 있게 장착하면, 지진 등에 의해 건축 구조물의 구조 부재에 인장, 압축의 반복력이 작용했을 때에, 원통 부재 내에 압입한 미끄럼 베어링의 내주면과, 축의 외주면이 서로 마찰 슬라이딩하여 진동 에너지를 흡수한다.

통 상자, 원통 부재, 미끄럼 베어링, 진동 에너지, 마찰 댐퍼.

Description

마찰 댐퍼{FRICTION DAMPER}

본 발명은 마찰 댐퍼에 관한 것으로, 특히, 지진 등에 의해 건축 구조물의 구조 부재에 인장, 압축의 반복력이 작용했을 때에, 상대적으로 변위하는 1쌍의 구조부재 사이에 부착되어, 그 에너지를 흡수하는 마찰 댐퍼에 관한 것이다.

구조물에 지진 등에 의해 발생하는 진동을 신속하게 쇠퇴시키는 댐퍼로서는 강봉이나 납의 소성 변형을 이용한 것, 점성체의 점성 전단을 이용한 것, 마찰을 이용한 것 등이 존재한다.

강봉을 이용한 댐퍼에서는, 지진 등에 의해 이 강봉이 크게 변형되고 소성변형했을 때는, 그때마다 강봉의 교환을 검토할 필요가 있으며, 교환하는 경우에 있어서도 강봉에 작용하고 있는 재류 응력의 제거방법에 유의할 필요가 있었다.

한편, 납을 이용한 댐퍼에서는 환경오염의 우려가 있으며, 점성체를 이용하는 경우에는, 점성체의 충전작업에 장시간을 요하는데다, 누출을 확실하게 방지할 수 있는 밀봉을 만들 필요도 있었다.

또, 마찰력을 이용한 댐퍼는, 상기의 댐퍼에 비해 구조가 간단하고 취급하기 쉽다고 하는 이점이 있고 이하와 같은 것이 알려져 있다.

예를 들면, 특허문헌 1에 기재된 제진 댐퍼는, 건축물의 일방의 부재에 연결 되는 연결부를 갖는 통체와, 건축물의 타방의 부재에 연결되는 연결부를 갖는 로드와, 이 로드에 점탄성 부재를 통하여 설치된 유지통과, 이 유지통의 외주에 일정한 가압력을 부여하는 탄성반발재를 통하여 설치되고, 이 탄성반발재에 의해 외주방향으로 가압된 슬라이딩 부재를 구비하고, 그 슬라이딩 부재의 외주에 통체 내주에 미끄럼 접촉하는 마찰 부재를 구비한다.

또, 특허문헌 2에는, 축 방향으로 서로 슬라이딩가능한 내측 프레임과 외측 프레임으로 이루어지는 수용상자와, 내측 프레임 또는 외측 프레임 중 일방의 내측에 고정된 다이스와, 내측 프레임 또는 외측 프레임의 타방에 고정되고 다이스의 구멍을 관통하여 수용 상자 내의 축 방향으로 연장되는 끼워넣기봉으로 이루어지고, 다이스의 구멍 직경이 끼워넣기봉의 외경보다 작게 설정되고, 끼워넣기봉은 상기 다이스를 통과시켜 미리 가공경화시킨 강봉이며, 구조 부재에 일정 이상의 초과 인장력, 초과 압축력의 반복 하중이 작용했을 때에, 끼워넣기봉의 상기 다이스를 통과하는 부분이 변형하면서 에너지를 흡수하는 구조 부재용 에너지 흡수장치가 제안되어 있다.

또한, 특허문헌 3에는, 기체와, 기체의 장척(長尺) 부재에 고착됨과 아울러, 관통구멍을 가진 지지체와, 지지체의 관통구멍을 통과하여 신장되어 있음과 아울러, 지지체에 대하여 축 방향으로 가동인 로드와, 지지체의 관통구멍에서, 지지체와 로드의 본체부 사이에 개재된 원통부를 가짐과 아울러, 기체에 대한 로드의 축 방향의 상대적인 이동에 대하여 부동으로 고정된 마찰 부재와, 마찰 부재의 원통부를 로드의 본체부에 조이도록 지지체에 대하여 설치된 조임 수단을 구비하는 마찰 댐퍼가 개시되어 있다.

또, 특허문헌 4에는, 자기 윤활성 고무로 이루어지는 고무 탄성체부가 가황성형에 의해 접착 고정되는 내통부와, 그 양단에 부착되는 팔부(腕部)를 구비하고, 외통부 내에 고무 탄성체부가 접착되어 압입되는 내통 금구(金具)와, 저마찰재인 스테인리스제로 통 형상의 외통부와, 그 외주면에 고정되어 직경방향으로 돌출한 지지봉을 구비하는 외통 금구와, 내외통 금구를 탄성적으로 연결하는 통 형상의 고무 탄성체부를 구비하는 미끄럼 마찰 댐퍼가 기재되어 있다.

특허문헌 1: 일본 실개 소63-115642호 공보

특허문헌 2: 일본 특허 제3290912호 공보

특허문헌 3: 일본 특개 2003-278828호 공보

특허문헌 4: 일본 특개 2004-3563호 공보

(발명의 개시)

(발명이 해결하고자 하는 과제)

전술한 바와 같이, 여러 마찰력을 이용한 댐퍼가 존재하고, 특허문헌 1에 기재된 제진 댐퍼는, 통체의 내주면과, 스프링에 의해 가압시킨 마찰 부재 외주면에서 발생하는 마찰 저항에 의해 진동 에너지를 쇠퇴시키는 것이지만, 가압시키는 기구 그 자체가 복잡하고, 또 큰 마찰 저항력을 얻기 위해서는 큰 가압력이 필요하게 되어, 스프링이 과대하게 된다고 하는 문제가 있었다.

또, 특허문헌 2에 기재된 구조 부재용 에너지 흡수장치는 미리 가공경화시킨 끼워넣기봉을 끼워넣기봉의 직경보다 작은 다이스의 구멍을 통과시키고, 그때 끼워넣기봉이 통과하는 부분에서 발생하는 변형에 의해 에너지를 흡수하지만, 끼워넣기봉 그 자체에 특수한 가공 처리가 필요하고, 또한 사용하는 점에서는, 초동시의 저항력과, 슬라이딩 후의 저항력의 차가 커지는 것에 유의할 필요가 있기 때문에, 필요에 따라 다이스의 내주면 또는/및 끼워넣기봉의 외주면에, 그리스, 윤활유 또는 고체 윤활제를 미리 도포할 필요가 있었다.

한편, 특허문헌 3에 기재된 마찰 댐퍼는, 본 출원인에 의한 것으로, 망 형상체의 기재의 망목(網目)을 충전함과 아울러, 이 기재의 일방의 면에 형성된 합성수지제의 미끄럼층과 로드와의 마찰에 의해 에너지를 흡수하는 것으로, 조임 수단에 의해 최적인 마찰저항을 얻을 수 있고, 또한 초동시의 저항력과 슬라이딩 후의 저항력의 차가 적은 안정성이 높은 마찰 댐퍼이다.

그러나, 더욱 큰 저항력을 얻기 위하여, 망상체의 기재의 망목을 충전함과 아울러, 이 기재의 일방의 면에 형성된 합성수지제의 미끄럼층으로 이루어지는 슬라이딩 부재에 대하여, 조임 수단에 의해 큰 압력을 주면, 이 슬라이딩 부재가 망 형상체의 기재로 구성되어 있기 때문에 변형되어, 원하는 압력을 줄 수 없다고 하는 문제가 있었다.

또, 특허문헌 4에 기재된 미끄럼 마찰 댐퍼는, 자기 윤활성을 갖는 고무를 압축상태에서 금구와 접하도록 하고, 이 자기 윤활성을 갖는 고무와 금구 사이에 생기는 마찰에 의해 진동을 감쇠시키는 것이지만, 자기 윤활성을 갖는 고무를 사용하고 있기 때문에, 얻어지는 마찰력은 작게 설정되어, 일반 구조물용으로서는 적합하지 않다.

그래서, 본 발명은, 상기 종래의 기술에서의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 간단한 구성으로, 초동시와 슬라이딩시의 마찰력의 차가 작아지고, 또, 큰 조임력을 가해도 슬라이딩 부재에 변형이 발생하기 어렵고, 그 결과, 높은 마찰력을 안정하게 발생시키는 것이 가능한 마찰 댐퍼를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또, 본 발명은, 복수의 마찰 부재를 연결하여 편입시켜 구성된 마찰 댐퍼에서도, 복수의 마찰 부재의 각각의 마찰 상태의 차가 극히 작아, 부분 접촉 등이 발생하지 않는 마찰 댐퍼를 제공하는 것을 목적으로 한다.

(과제를 해결하기 위한 수단)

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 마찰 댐퍼로서, 통 상자와, 이 통 상자 내에서, 상기 축 방향에 복수 배치된 상태에서 이 축 방향에 고정되고, 각각의 외주면과 상기 통 상자의 내주면 사이에 간극을 갖는 원통 부재와, 이 원통 부재의 내주면에 압입된 미끄럼 베어링과, 금속으로 이루어지고, 상기 미끄럼 베어링의 내주면에, 축 방향으로 슬라이딩 가능하게 압입된 축을 구비하고, 상기 통 상자와 상기 축이 축 방향으로 상대적으로 이동했을 때에, 상기 축의 외주면과 상기 미끄럼 베어링의 내주면이 서로 마찰 슬라이딩하여, 진동 에너지를 흡수하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명에 따른 마찰 댐퍼를, 건축 구조물의 구조 부재의 중간부분 또는 단부에, 통 상자와 축을 축 방향으로 상대적으로 이동할 수 있게 장착하면, 지진 등에 의해 건축 구조물의 구조 부재에 인장, 압축의 반복력이 작용했을 때에, 원통 부재 내에 압입한 미끄럼 베어링의 내주면과, 축의 외주면이 서로 마찰 슬라이딩하여 진동 에너지를 흡수하기 때문에, 간단한 구성으로, 신뢰성, 안전성이 우수함과 아울러, 큰 마찰력이 요구되는 경우에도, 원통 부재의 외주면과 통 상자의 내주면 사이에 간극이 존재하기 때문에, 복수개 설치한 미끄럼 베어링의 각각의 중심과, 압입되는 하나의 축의 중심을 동일하게 할 수 있어, 마찰 슬라이딩면의 부분 접촉 현상이나 압입 작업에 지장을 일으키지 않는 마찰 댐퍼를 제공할 수 있다.

상기 마찰 댐퍼에서, 상기 미끄럼 베어링을, 외주면측의 금속층과, 이 금속층을 피복하고, 합성수지 조성물로 이루어지는 내주면측의 피복층과, 상기 금속층과 상기 피복층을 접합하기 위한 접합층을 일체화한 복층재에 의해 형성할 수 있다. 금속으로 이루어지는 축의 외주면과의 슬라이딩면이 합성수지 조성물이기 때문에, 재료 사이의 응착 현상이 발생하기 어려워, 초동시와 슬라이딩시의 마찰력의 차를 작게 할 수 있다. 또, 미끄럼 베어링의 내주면에, 상기 금속으로 이루어지는 축이 압입되는 것과 같은 높은 억압력이 슬라이딩면인 합성수지 조성물의 피복층에 작용해도, 합성수지 조성물은 접합층에 의해 유지되고, 또한, 금속층의 강성에 의해 미끄럼 베어링 전체에 변형이 생기기 어렵기 때문에, 안정한 마찰 슬라이딩과, 원하는 높은 마찰력을 동시에 얻는 것이 가능하게 된다.

특히 내진보강공사에 사용되는 경우에서는, 기존 구조물에 부착하는 정착 부분의 강도가 명확하다는 할 수 없는 경우가 있어, 설계에서 상정한 저항력 이상의 힘이 발생하여, 부착 정착 부분을 손상시켜 버리는 것과 같은 불측의 사태가 발생하지 않도록, 댐퍼의 성능면에서의 불안정 요인은 최대한 배제할 필요가 있다. 그 점에서, 본 발명의 마찰 댐퍼는, 전술한 바와 같이, 마찰면에서의 응착에 의한 마찰 저항력 상승의 우려가 적고, 초동시와 슬라이딩 개시 이후의 마찰특성의 차가 적기 때문에, 신뢰성, 안전성이 우수하다.

또, 상기 마찰 댐퍼에서, 접합층을 다공질 청동 소결층으로 할 수 있다. 이것에 의해, 피복층으로서의 합성수지 조성물을 튼튼하게 유지하는 것이 가능하게 된다.

상기 마찰 댐퍼에서, 상기 합성수지 조성물을 충전재를 함유한 4불화에틸렌 수지로 할 수 있고, 이 충전재에는, 내열수지, 강화섬유, 인산염, 고체 윤활제로부터 선택되는 1종류 또는 2종류 이상을 사용할 수 있다.

상기 마찰 댐퍼에서, 상기 미끄럼 베어링을, 상기 복층재를 상기 피복층을 내측으로 하여 돌려 감아서, 형성할 수 있다.

또한, 상기 마찰 댐퍼에서, 상기 미끄럼 베어링은 원통 형상의 베어링부의 일단에 돌출부를 구비할 수 있다. 플랜지부를 인접하는 원통 부재의 서로 대향하는 측면 사이 등에 삽입함으로써, 축 방향의 진동이 가해졌을 때의 상기 미끄럼 베어링의 축 방향의 이동을 방지할 수 있다. 또, 필요에 따라 원통 부재로부터 미끄럼 베어링을 제거할 수 있고, 용이하게 소모 부품의 교환을 행할 수 있어, 마찰 댐퍼의 유지관리면에서도 적합하다.

삭제

(발명의 효과)

이상과 같이, 본 발명에 의하면, 간단한 구성으로, 초동시와 슬라이딩시의 마찰력의 차가 작고, 큰 조임력을 가해도 슬라이딩 부재에 변형이 발생하기 어렵기 때문에, 높은 마찰력을 안정하게 발생시킬 수 있는 마찰 댐퍼를 제공하는 것 등이 가능하게 된다.

또, 상기 효과와 아울러, 본 발명에 의하면, 복수의 마찰 부재를 연결하여 편입해서 구성된 마찰 댐퍼에서도, 복수의 마찰 부재의 각각의 마찰상태의 차를 극히 작게 하여, 부분 접촉의 발생을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 마찰 댐퍼의 1실시형태를 도시하는 도면으로, (a)는 전체 정면도, (b)는 (a)의 A-A 단면도, (c)는 (b)의 B부 확대도이다.

도 2는 도 1의 마찰 댐퍼의 하우징을 도시하는 도면으로, (a)는 정면도, (b)는 C-C 단면도이다.

도 3은 도 1의 마찰 댐퍼의 베어링을 도시하는 도면으로, (a)는 정면도, (b)는 측면도이다.

도 4는 도 3의 마찰 댐퍼의 상세 단면도이다.

도 5는 도 1의 마찰 댐퍼의 사용예를 도시하는 개략도이다.

도 6은 본 발명에 따른 마찰 댐퍼의 이력 곡선이다.

도 7은 본 발명에 따른 마찰 댐퍼의 저항력-진동 부가 사이클수를 나타내는 그래프이다.

(부호의 설명)

1(1A ~ 1D) 마찰 댐퍼 2 실린더

2a 내주면 3 로드

3a 본체부 3b 수나사부

4 압력지지관 5 고정관

6 하우징 6a 외주면

7 베어링 7a 베어링부

7 b돌출부 7c 금속층

7d 다공질 청동 소결층 7e 피복층

7f 슬릿 8 부착부

8a 암나사부 8b 구멍부

9 부착부 10 볼트

11 너트 12 커버

13 볼트 14 실링재

15 핀 21A 하측 빔

21B 상측 빔 22(22A, 22B) 강관 브레이스

24 브래킷 25 발코니

S 간극

(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)

다음에, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 상세하게 설명한 다.

도 1은 본 발명에 따른 마찰 댐퍼의 1실시형태를 도시하며, 이 마찰 댐퍼(1)는 축 방향(X)으로 상대적으로 이동가능한 실린더(통 상자)(2) 및 로드(축)(3)과, 실린더(2) 내에서, 압력 지지관(4) 및 고정관(5)에 의해 축 방향에 고정된 3개의 하우징(원통 부재)(6)과, 하우징(6)의 각각의 내주면에 압입된 3개의 미끄럼 베어링(이하, 「베어링」이라고 약칭함)(7)과, 건축 구조물의 구조 부재 등으로의 부착부(8, 9) 등으로 구성된다. 실린더(2)는, 도 1(b)에 도시하는 바와 같이, 우단부에서 나사결합에 의해 부착부(9)의 좌단부에 일체화되고, 양자의 접합부에는, 내후성을 향상시키기 위하여, 코킹제가 충전된다. 부착부(9)에는, 건축 구조물에 장착하기 위한 볼트(10)가 끼워져 설치된다.

실린더(2)의 내부에는, 부착부(9)의 좌측면에 맞닿도록 통 형상의 압력 지지관(4)이 설치된다. 이 압력 지지관(4)과, 실린더(2)의 좌단부에 나사결합된 고정관(5)과의 사이에, 3세트의 하우징(6)과 베어링(7)이 개재된다.

하우징(6)은, 도 2에 도시하는 바와 같이, 원통 형상으로 형성되어 있고, 이 하우징(6)에 압입된 베어링(7)의 내경은 로드(3)의 외경보다 약간 작게 설정되어, 로드(3)를 항상 조이도록 구성된다.

베어링(7)은, 도 3에 도시하는 바와 같이, 원통 형상의 베어링부(7a)에 더불어, 베어링부(7a)에 일체로 형성된 플랜지부(7b)를 구비하고, 베어링부(7a)에는, 베어링(7)을 돌려 감아서 제작한 것으로 인한 슬릿(7f)이 존재한다. 이 플랜지부(7b)는, 도 1(c)에 도시하는 바와 같이, 인접하는 하우징(6)의 서로 대향하는 측 면 사이에 삽입되고, 베어링(7) 전체가 실린더(2)에 대한 로드(3)의 축 방향(X)의 상대적인 이동에 대하여 부동으로 고정된다.

또, 베어링(7)은, 도 4에 도시하는 바와 같이, 구리 도금이 시행된 금속(백 메탈)층(7c)과, 금속층(7c)의 한쪽 표면에 청동분을 살포하고 소결시켜 형성 한, 공극을 갖는 다공질 청동 소결층(접합층)(7d)과, 다공질 청동 소결층(7d) 내의 공극, 및 다공질 청동 소결층(7d) 상에, 충전재를 함유하는 4불화에틸렌 수지 재료를 충전 피복한 피복층(7e)으로 이루어지고, 이들 전체를 소성하고, 압연 롤에 의해 소정의 두께로 압연가공함으로써 복층재를 생성하고, 복층재의 피복층(7e)측의 면을 내경측으로 금속층(7c)측의 면을 외경측으로 하여 돌려 감고, 또한 축 방향으로의 빠짐 방지를 위한 플랜지부(7b)를 부속시켜서 제작된다.

또한, 베어링(7)의 피복층에 사용되는 합성수지 조성물은 충전재를 함유한 4불화에틸렌 수지 이외에, 폴리아미드이미드 수지를 주성분으로 하는 합성수지 조성물이어도 된다.

또, 베어링(7)의 피복층에 사용되는 충전재는, 내열 수지, 강화섬유, 인산염, 고체 윤활제로부터 선택되는 1종류 또는 2종류 이상으로 이루어지고, 예를 들면, 내열 수지로서는 폴리이미드 수지를, 강화섬유로서는 탄소 섬유를, 인산염으로서는 인산 칼슘을, 고체 윤활제로서는 흑연을 들 수 있다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 로드(3)는 원기둥 형상의 본체부(3a)의 좌단부에 수나사부(3b)를 구비하고, 이 수나사부(3b)는 부착부(8)의 암나사부(8a)에 나사결합함과 아울러, 빠짐방지용의 너트(11)와 나사결합 한다. 너트(11)의 근방의 로드(3)의 외측에는, 커버(12)가 장착되고, 이 커버(12)의 우단부는, 볼트(13)에 의해 고정관(5)에 고정되고, 커버(12)의 좌단부는 실링재(14)를 통하여 부착부(8)와 미끄럼가능하게 접촉하게 된다. 또, 부착부(8)의 구멍부(8b)에는, 마찰 댐퍼(1)를 건축 구조물에 장착하기 위한 핀(15)이 삽입된다.

다음에, 상기 구성을 갖는 마찰 댐퍼(1)의 조립방법에 대하여, 도 1을 참조하면서 설명한다.

우선, 도 1(b)에 도시하는 바와 같이 실린더(2)의 우단부에 나사결합에 의해 부착부(9)를 장착하고, 실린더(2)와 부착부(9) 사이에 코킹제를 충전한다. 다음에, 실린더(2)의 좌측 개구부로부터 압력 지지관(4)을 실린더(2)의 내부에 삽입하고, 압력 지지관(4)의 우단부를 부착부(9)의 좌단부에 맞닿게 한다.

내주면에 베어링(7)을 압입한 3개의 하우징(6)을, 실린더(2)의 좌측 개구부로부터 실린더(2)의 내부에 삽입하고, 가장 우측의 하우징(6)의 우단부를 압력 지지관(4)의 좌단부에 맞닿게 한다. 또한, 이 상태에서는, 도 1(c)에 도시하는 바와 같이, 하우징(6)의 외주면(6a)와, 실린더(2)의 내주면(2a) 사이에 간극(S)이 존재한다. 또, 이 간극(S)은 하우징(6)의 외주면(6a) 및 실린더(2)의 내주면의 가공정밀도 등에 따라, 하우징(6)의 각각에 대하여 크기가 상이하다. 다음에, 실린더(2)의 좌단부에 나사결합에 의해 고정관(5)을 장착한다.

한편, 로드(3)의 수나사부(3b)에 너트(11)를 나사결합시킨 후, 수나사부(3b)에 부착부(8)의 암나사부(8a)를 나사결합시키고, 너트(11)의 좌단부가 부착부(8)의 우단부에 맞닿을 때까지 너트(11)를 죄어, 로드(3)와 부착부(8)를 일체화시킨다.

로드(3)의 우단부를 실린더(2)의 좌측 개구부로부터 실린더(2)의 내부에 삽입하고, 로드(3)의 외주면을 베어링(7)의 내주면에 슬라이딩시키면서 우측방향으로 이동시켜, 도 1(b)에 도시하는 상태로 한다. 이때, 베어링(7) 및 하우징(6)은 각각 동일 치수로 가공되고, 또한 동일 조건에서 압입이 행해져도, 그들 복수의 베어링(7)의 중심 위치에는 차가 생길 우려가 있고, 하우징(6)의 외주면을 동일면으로 한 상태에서, 로드(3)를 복수의 베어링(7)에 압입하면, 로드(3)의 중심과 복수 배치한 베어링(7)의 각각의 중심에 차가 생기는 결과, 로드(3)와 각각의 베어링(7) 사이에서 부분 접촉을 일으킬 가능성이 있어, 로드(3)의 압입작업 자체가 곤란하게 될 우려도 있다.

그래서, 본 발명에서는, 도 1(c)에 도시하는 바와 같이, 하우징(6)의 외주면과 실린더(2)의 내주면 사이에 간극(S)을 설치한 상태에서 하우징(6)을 실린더(2) 내에 축 방향에 고정하고 있기 때문에, 로드(3)의 압입작업에서, 로드(3)의 중심과, 복수개 배치한 베어링(7)의 각각의 중심이 일치하도록, 축선 직교방향에 대하여, 복수의 베어링(7)을 압입한 하우징(6)의 각각이 이동가능한 상태에서 로드(3)의 압입을 행할 수 있어, 각각의 베어링(7)과 압입된 로드(3)에서 마찰면의 상태에 차를 발생하지 않도록 구성되어 있다.

다음에, 로드(3)의 외측에 커버(12)가 장착되고, 커버(12)의 우단부는 볼트(13)에 의해 고정관(5)에 고정되고, 커버(12)의 좌단부는 실링재(14)를 통하여 부착부(8)와 미끄럼가능하게 접촉하게 된다. 최후에, 부착부(9)에 볼트(10)를 나사결합시키고, 부착부(8)의 구멍부(8b)에 핀(15)을 삽입하여 마찰 댐퍼(1)의 조립이 완료된다.

또한, 마찰 댐퍼(1)의 조립방법에 대해서는, 상기 방향 이외에, 이하와 같은 방법을 사용할 수도 있다.

도 1에서, 실린더(2)의 우단부에 나사결합에 의해 부착부(9)를 장착하고, 실린더(2)와 부착부(9) 사이에 코킹제를 충전한다. 다음에 실린더(2)의 좌측 개구부로부터 압력 지지관(4)을 실린더(2)의 내부에 삽입하고, 압력 지지관(4)의 우단부를 부착부(9)의 좌단부에 맞닿게 한다.

다음에, 로드(3)의 수나사부(3b)에 너트(11)를 나사결합시킨 후, 수나사부(3b)에 부착부(8)의 암나사부(8a)를 나사결합시키고, 너트(11)의 좌단부가 부착부(8)의 우단부에 맞닿을 때까지 너트(11)를 죄어, 로드(3)와 부착부(8)를 일체화시킨다.

다음에 고정관(5)을 로드(3)의 우단으로부터 통과시킨 상태에서, 로드(3)의 우단으로부터, 내주면에 베어링(7)을 압입한 3개의 하우징(6)의 각각의 베어링(7)의 내주면에, 로드(3)의 외주면을 슬라이딩시키면서 삽입하고, 3개의 하우징(6)을 로드(3) 상의 소정의 위치에 배치한다.

그 후에 부착부(8)와 일체화한 로드(3)에 고정관(5)을 통과시킨 상태에서, 로드 상의 소정 위치에 베어링(7)이 압입된 하우징(6) 각각을 배치한 로드(3)를, 실린더(2)의 좌측 개구부로부터 실린더(2)의 내부에 배치된 압력 지지관(4)의 좌단과 하우징(6)의 우단이 맞닿을 때까지 삽입하고, 고정관(5)을 실린더(2)의 좌단 내경측의 나사부에 나사결합시켜, 3개의 하우징(6)을 축 방향으로 이동하지 않도록 고정한다.

다음에 로드(3)의 외측에 커버(12)가 장착되고, 커버(12)의 우단부는 볼트(13)에 의해 고정관(5)에 고정되고, 커버(12)의 좌단부는 실링재(14)를 통하여 부착부(8)와 미끄럼가능하게 접촉하게 된다. 최후에, 부착부(9)에 볼트(10)를 나사결합시키고, 부착부(8)의 구멍부(8b)에 핀(15)을 삽입하여 마찰 댐퍼(1)의 조립이 완료된다.

이러한 조립방법에서도, 로드(3)와 각각의 베어링(7) 사이에서 부분 접촉을 생기지 않게 할 수 있어, 각각의 베어링(7)과 압입된 로드(3)에서 마찰면의 상태에 차를 생기게 하지 않도록 할 수 있다.

다음에, 상기 구성을 갖는 마찰 댐퍼(1)의 사용예 및 동작에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.

도 5는 마찰 댐퍼(1)를 건축 구조물에 사용한 경우를 나타내고, 하측 빔(21A)과 상측 빔(21B) 사이에, 마찰 댐퍼(1)(1A~1D)를, 비스듬히 배치한 강관 브레이스(22)(22A, 22B)와 브래킷(24) 등의 사이에 배치한다. 예를 들면, 마찰 댐퍼(1)(1A)는 도 1에 도시한 핀(15)을 통하여 브래킷(24)에 연결되고, 볼트(10)를 통하여 강관 브래킷(22A)에 연결된다. 또한, 예를 들면, 부착부(8)를 로드(3)에 대하여 회전 가능하게 구성함으로써, 마찰 댐퍼(1)를 용이하게 브래킷(24)에 부착할 수 있다.

동 도면에 도시한 상태에서, 지진 등에 의해, 하측 빔(21A)과 상측 빔(21B) 사이에 상대적인 변위가 생기면, 마찰 댐퍼(1)(1A)의 실린더(2)와 로드(3)(도 1 참조)가 화살표(D) 방향으로 상대적으로 이동하여 진동 에너지를 흡수한다. 즉, 도 1(b)에서, 실린더(2)와 로드(3)가 화살표(X) 방향으로 상대적으로 이동한다.

로드(3)의 실린더(2)에 대한 축 방향(X)의 상대적인 이동에서, 베어링(7)의 내주면과 로드(3)의 외주면 사이의 마찰에 의해, 구조물에 발생하는 진동 에너지가 흡수되어, 조기에 구조물의 진동이 안정된다.

이 마찰 댐퍼(1)에 의하면, 상기 로드(3)와 실린더(2)의 상대적으로 이동시에, 도 1(c)에 도시하는 바와 같이, 베어링(7)의 플랜지부(7b)의 각각이 인접하는 하우징(6)의 서로 대향하는 측면에 협지되고, 실린더(2)에 대한 로드(3)의 축 방향(X)의 상대적인 이동에 대하여 부동으로 고정되어 있기 때문에, 베어링(7)의 각각을 견고하게 고정할 수 있어, 하우징(6)의 각각에 대한 위치 어긋남을 방지할 수 있다.

또, 도 4에 도시한 바와 같이, 슬라이딩면으로서의 베어링(7)의 피복층(7e)은 충전재 들이 4불화에틸렌 수지층이기 때문에, 무급유로 사용할 수 있고, 치수 안정성, 기계적 강도 및 열전도성이 우수하며, 또, 얇기 때문에, 보다 경량화 또는 컴팩트화를 도모하는 것이 가능하다.

또한, 상기 실시형태에서는, 베어링(7)의 금속층(7c)과, 이 금속층(7c)의 표면에 일체로 형성된 접합층으로서의 다공질 청동 소결층(7d)과, 다공질 청동 소결층(7d)의 공극 및 표면에 충전 피복된 합성수지 조성물의 피복층(7e)을 구비한 복층재로 이루어지는 베어링(7)을 사용했는데, 금속층(7c)과 피복층(7e)을 접합하는 접합층을, 다공질 청동 소결층(7d) 대신, 높은 조임력으로도 튼튼하게 접합할 수 있을 정도의 강도를 가지고 있으면, 금속층과 합성수지 조성물을 접착으로 접합해도 되고, 또 직접 접합해도 된다.

또, 상기 실시형태에서는, 하우징(6) 및 베어링(7)을 각각 3개씩, 즉 3세트 배치했는데, 양자를 1세트 배치해도 되고, 2세트 또는 4세트 이상 설치하도록 해도 된다.

다음에, 상기 마찰 댐퍼(1)의 시험예에 대하여 도 6 및 도 7을 참조하면서 설명한다.

도 1에 도시하는 바와 같은 구성을 갖는 마찰 댐퍼(1)의 실린더(2)를 고정하고, 로드(3)를 실린더(2)에 대하여 축 방향으로 이동시켰을 때의 로드(3)의 변위와 저항력을 측정했다. 여기에서, 베어링(7)에는, 금속층과, 접합층으로서의 다공질 청동 소결층과, 피복층으로서의 4불화에틸렌 수지 복층으로 이루어지는 백 메탈 부착 4불화 에틸렌 수지 복층 베어링을 사용하고, 외경 φ190.7mm, 길이 1350mm의 로드(3)를 사용하고, 3000kN까지 가력 능력을 갖는 고속시험기를 사용했다. 그 결과를 도 6에 나타낸다.

동 도면에서, 횡축은 로드(3)의 축 방향의 슬라이딩 변위(mm), 종축은 로드(3)를 슬라이딩시키기 위하여 요한 저항력(kN)을 나타내며, 로드(3)의 슬라이딩을 11사이클 반복한 경우의 이력을 나타낸다. 동 그래프로부터, 초동시의 저항력과, 슬라이딩 후의 저항력의 차가 거의 없고, 슬라이딩 회수를 거듭해도, 매회 동일한 저항력이 부가되고 있는 것을 알 수 있다.

도 7은 상기 시험에서의 각 사이클의 저항력의 추이를 나타낸다. 동 그래프로부터, 각 사이클에서의 저항력은 회수에 관계없이 대략 동일한 값인 것을 알 수 있다.

Claims (8)

1. 통 상자(2)와,

   이 통 상자(2) 내에서, 축 방향(X)에 복수 배치된 상태에서 이 축 방향(X)에 고정되고, 각각의 외주면과 상기 통 상자(2)의 내주면 사이에 간극(S)을 갖는 원통 부재와(6),

   이 원통 부재(6)의 내주면에 압입된 미끄럼 베어링(7)과,

   금속으로 이루어지고, 상기 미끄럼 베어링(7)의 내주면에, 축 방향(X)으로 슬라이딩 가능하게 압입된 축(3)을 구비하고,

   상기 통 상자(6)와 상기 축(3)이 축 방향(X)으로 상대적으로 이동했을 때에, 상기 축(3)의 외주면과 상기 미끄럼 베어링(7)의 내주면이 서로 마찰 슬라이딩하여, 진동 에너지를 흡수하는 것을 특징으로 하는 마찰 댐퍼(1).
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 미끄럼 베어링(7)은,

   외주면측의 금속층(7c)과,

   이 금속층(7c)을 피복하고, 합성수지 조성물로 이루어지는 내주면측의 피복층(7e)과,

   상기 금속층(7c)과 상기 피복층(7e)을 접합하기 위한 접합층(7d)을 일체화한 복층재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마찰 댐퍼(1).
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 접합층(7d)은 다공질 청동 소결층인 것을 특징으로 하는 마찰 댐퍼(1).
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 합성수지 조성물은 충전재를 함유한 4불화 에틸렌 수지인 것을 특징으로 하는 마찰 댐퍼(1).
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 충전재는 내열 수지, 강화섬유, 인산염, 고체 윤활제로부터 선택되는 1종류 또는 2종류 이상인 것을 특징으로 하는 마찰 댐퍼(1).
6. 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 미끄럼 베어링(7)은 상기 복층재를 상기 피복층(7e)을 내측으로 하여 돌려 감아서 형성되는 것을 특징으로 하는 마찰 댐퍼(1).
7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 미끄럼 베어링(7)은 원통 형상의 베어링부(7a)의 일단에 돌출부(7b)를 구비하는 것을 특징으로 하는 마찰 댐퍼(1).
8. 삭제

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