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KR20030019143A - 힘 흡수 장치 - Google Patents

힘 흡수 장치 Download PDF

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Publication number
KR20030019143A
KR20030019143A KR1020020050834A KR20020050834A KR20030019143A KR 20030019143 A KR20030019143 A KR 20030019143A KR 1020020050834 A KR1020020050834 A KR 1020020050834A KR 20020050834 A KR20020050834 A KR 20020050834A KR 20030019143 A KR20030019143 A KR 20030019143A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
piston
rod
hydraulic
sensor
absorbing device
Prior art date
Application number
KR1020020050834A
Other languages
English (en)
Inventor
브라운크리스티안
디슬요한
Original Assignee
마우레르 쇠네 게엠베하 운트 콤파니 카게
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by 마우레르 쇠네 게엠베하 운트 콤파니 카게 filed Critical 마우레르 쇠네 게엠베하 운트 콤파니 카게
Publication of KR20030019143A publication Critical patent/KR20030019143A/ko

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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E01CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01DCONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D19/00Structural or constructional details of bridges
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04HBUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H9/00Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate
    • E04H9/02Buildings, 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
    • E04H9/021Bearing, supporting or connecting constructions specially adapted for such buildings
    • E04H9/0235Anti-seismic devices with hydraulic or pneumatic damping
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F9/00Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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Abstract

특히 교량 건설에 있어서, 힘을 수용하고 분산시키는 힘 흡수 장치가 제공된다. 상기 힘 흡수 장치는 하나 이상의 유압유 챔버를 구비하는 하우징(2)으로 구성된다. 상기 유압유 챔버(5)에는 피스톤 로드(4)에 의해 가이드되는 가동 유압 피스톤(3)이 지지된다. 이러한 방식으로 상기 유압 피스톤(3)에 작용하는 힘은 상기 유압유로 전달된다. 상기 유압유의 밀도에 따라 그 체적이 변화할 수 있고, 상기 유압유 챔버(5)에 연결되고 유압유로 채워진 하나 이상의 보상 챔버(11)가 구비된다. 그 안에서, 상기 하우징(2)의 내부 및/또는 상기 피스톤 로드(4) 내의 상기 보상 챔버(11)를 일부분이라도 형성하기 위해 상기 피스톤 로드(4)는 중공부에 만들어진다.

Description

힘 흡수 장치 {Force Absorption Device}
본 발명은 청구항 제 1 항의 전제부에 정의된 힘 흡수 장치와 관련되어 있다. 이러한 힘 흡수 장치는 힘을 수용하고 분산시키기 위해, 특히 교량 건설에서 사용된다.
지진 다발 지역에서의 교량 건설에 있어서, 체결 시스템 즉, 단지 힘이 거기로 전달되기만 하는 것으로 작동하거나, 또는 완충 시스템 즉, 충격력이 감쇠되기도 하는 것 중의 한가지로 작동하는 힘 흡수 장치는 일반적으로 교량과 교각 및/또는 교량 받침의 사이에 각각 구비된다. 이러한 힘 흡수 장치가 작동하는 원리는, 충격 에너지가 유압유 배스(유압유 챔버)(hydraulic liquid bath)에 지지되는 유압 피스톤을 통하여 유압유 배스(유압유 챔버)로 전달되면서, 운동학적 충격 에너지를 열에너지로 전환하는 것에 기초한다.
충격이 가해지는 경우, 유압유 배스(유압유 챔버)를 가열함으로써 유압유가 팽창하게 된다. 더욱이, 주위 공기 또한 유압유의 가열과 팽창을 일으킨다. 따라서, 이러한 힘 흡수 장치에서 보상 챔버는 유압유의 팽창을 허용하도록 만들어져야 한다. 그러나, 이러한 종래의 힘 흡수 장치는 보상 챔버가 외부의 영향, 즉 파손 행위에 의해 쉽게 손상될 수 있고, 전체 시스템에서 추가적인 공간을 요구한다는 단점이 있다.
본 발명의 목적은, 손상을 방지할 수 있고 구성이 매우 간결한 힘 흡수 장치를 제공하는 것이다.
이러한 본 발명의 목적은 독립항인 청구항 1에 따른 힘 흡수 장치에 의해 해결된다. 본 발명의 바람직한 실시예는 종속항에 정의되어 있다.
도 1a에는 본 발명에 따른 힘 흡수 장치의 제1 실시예의 단면도가 도시되어 있다.
도 1b에는 도 1a에 도시된 유압 피스톤으로부터 개량된 유압 피스톤과 거기에 연결된 피스톤 로드의 단면도가 도시되어 있다.
도 2a에는 본 발명에 따른 힘 흡수 장치의 제2 실시예의 단면도가 도시되어 있다.
도 2b에는 도 2a의 커버(20) 영역의 상세 단면도가 도시되어 있다.
도 3에는 본 발명에 따른 힘 흡수 장치의 제3 실시예의 단면도가 도시되어 있다.
도 4에는 본 발명에 따른 힘 흡수 장치의 제4 실시예의 단면도가 도시되어 있다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1, 1', 1'': 완충장치(힘 흡수 장치)2: 하우징
3: 유압 피스톤4: 피스톤 로드
5: 유압유 배스(유압유 챔버)6: 관통구멍
7: 압력제어밸브8: 밸브
9: 필터10: 관통구멍
11: 보상 챔버12: 가동 기체 피스톤(제2 가동 피스톤)
12': 다이어프램 쿠션13: 하중 챔버
14: 커버15: 제1 센서 로드
15': 제1 유도 코일16: 제2 센서 로드
16': 제2 유도 코일 17: 중공부
18, 19, 20: 커버21, 23: 조인트 헤드
22: 벨로우즈24: 중공 내부 튜브
25, 27: 관통구멍26: 커버
본 발명에 따른 힘 흡수 장치는 적어도 하나의 유압유 배스(유압유 챔버)가 구비된 하우징, 피스톤 로드에 의해 가이드되고 상기 유압유 챔버에 지지되는 가동 유압 피스톤을 포함한다. 상기 유압 피스톤 상에 작용하는 힘은 상기 유압유로 전달될 수 있다. 상기 장치는 상기 유압유 챔버에 연결되고 유압유로 채워지며 상기유압유의 밀도에 따라 체적이 변화할 수 있는 보상 챔버를 적어도 하나 구비한다. 본 발명에 따른 상기 장치에서 상기 피스톤 로드는 적어도 부분적으로 중공부가 구비되고, 그럼으로써 상기 보상 챔버는 상기 하우징의 내부 및/또는 상기 피스톤 로드에 구비된다. 상기 하우징의 내부 영역에 위치함에 따라, 상기 보상 챔버는 근본적으로 더 낮은 정도로 외부 영향에 의한 손상에 노출된다. 더욱이 공지의 힘 흡수 장치에 사용되지 않은 채로 남겨진 하우징의 내부의 중공부가 상기 보상 챔버의 형성을 위해 만들어지기 때문에, 본 발명에 따른 상기 장치는 그 구조가 훨씬 더 간결하다. 무엇보다도, 본 발명에 따른 상기 힘 흡수 장치는, 상기 피스톤 로드의 일부분에 상기 중공부의 형성을 가능하게 한다. 그리고 상기 피스톤 로드의 중공부가 상기 힘 흡수 장치의 부하 용량에 전혀 손실을 일으키지 않도록 하기 위하여, 압력에 의해서도 인장력에 의해서도 힘이 걸리지 않는다.
본 발명의 바람직한 실시예에서는, 보상 챔버가 바로 피스톤 로드 그 자체에 구비된다. 상기 보상 챔버는 완전히 상기 하우징으로부터 분리되고, 이렇게 함으로써 외부 영향으로부터의 보호가 보장된다.
다른 실시예에서 피스톤 로드와 유압 피스톤은 근본적으로 중공 내부 튜브 상에서 가이드되고, 보상 챔버는 상기 내부 튜브 안에 중공부를 구비한다. 이러한 구조에 의해 근본적으로 유압유 챔버는 상기 중공 내부 튜브와 상기 장치의 하우징 사이의 간극에 의해 형성되고 상기 장치의 체적이 크게 감소하기 때문에 유압유의 양이 실질적으로 줄어든다는 이점을 얻을 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서 보상 챔버의 체적의 변화는, 제2 가동 피스톤 또는 바람직하게는 일측으로부터 기체 압력이 가해지는 다이어프램 쿠션에 의해 이루어진다. 이하에서 제2 가동 피스톤을 언급하는 경우, 이는 다이어프램 쿠션을 포함하는 의미로 이해된다. 하중 챔버가 상기 장치의 일단에 구비되고 상기 하중 챔버는 상기 기체 압력을 발생시키기 위한 기체로 채워지기 때문에 상기한 기체 압력이 발생된다.
힘 흡수 장치가 변형된 위치로부터 자동으로 원위치로 귀환하도록 하기 위해, 바람직한 실시예에서는 기체 압력이 귀환력을 발생시켜 피스톤 로드를 이동시키도록 하중 챔버가 구성된다.
보상 챔버가 피스톤 로드에 중공부를 구비하는 상기 장치의 실시예에서는 하중 챔버가 일부분이라도 상기 피스톤 로드 내의 중공부 영역에 형성된다.
피스톤 로드가 중공 내부 튜브에서 가이드되는 실시예에서는 하중 챔버는 상기 피스톤 로드의 중공부는 물론이고 내부 튜브 내에도 중공부를 구비할 수 있다.
기체 압력에 의해 귀환력을 발생시키는 것 대신에, 및/또는 귀환력의 증폭을 위하여, 유압 피스톤의 전면과 후면은 표면면적이 다를 수 있다. 유압 피스톤의 양면에서의 압력이 다르기 때문에, 더 큰 표면을 가진 피스톤의 일측으로부터 더 작은 표면을 가진 피스톤의 타측으로의 결과적인 힘이 발생된다.
보상 챔버와 유압유 챔버 사이에 유체가 통하도록 하기 위해 이 두 챔버는 바람직하게는 서로 관통구멍 및/또는 밸브로 연결된다.
바람직하게는 상기 유압 피스톤의 정면 및 후면을 서로 연결하고 충격력이 상기 장치에 가해질 때 유압유가 흐르는 하나 이상의 관통구멍 및/또는 밸브가 유압 피스톤에 구비된다.
다른 실시예에서는, 유압 피스톤 및/또는 제2 가동 피스톤의 위치를 탐지하도록 하는 센서 장치가 상기 힘 흡수 장치에 구비된다. 본 발명의 바람직한 실시예에서 이러한 센서 장치는, 피스톤 내부로 돌출된 하나 이상의 제1 센서 로드와, 피스톤 로드의 일단에 구비되고 제1 센서 로드에 대하여 움직일 수 있는 제1 유도 코일로 구성된다. 유압 피스톤의 왕복 움직임으로 인한 제1 센서 로드와 관련된 제1 유도 코일의 움직임에 의하여, 유압 피스톤의 위치를 탐지하는 것을 가능하게 하는 전기 신호가 코일에 유도된다.
제1 센서 로드 및 제1 유도 코일의 가까이에는, 피스톤 로드의 내부에 배치된 제2 센서 로드 및 제2 가동 피스톤에 구비되고 제2 센서 로드에 대하여 움직일 수 있는 하나 이상의 제2 유도 코일이 또한 구비될 수 있다. 제2 가동 피스톤이 움직일 때, 제2 유도 코일은 그 내부에서 제2 센서 로드에 대하여 움직여진다. 그럼으로써, 제2 가동 피스톤의 위치를 탐지하는 것을 가능하게 하는 전압이 유도 코일에 유도된다.
센서 장치의 다른 실시예에서는, 제1 및 제2 센서 로드가 텔레스코픽(telescopic) 방식으로 서로 연결된다. 가동 유도 코일 대신에, 센서 로드와 관련하여 유도 코일은 또한 센서 로드로 통합될 수 있고, 유압 피스톤 및/또는 제2 가동 피스톤의 위치 탐지는 자석, 예를 들어 영구 자석을 사용하고 상기 영구 자석이 그 안에서 센서 로드에 대하여 움직이는 것이 가능함으로써 성취될 수 있다.
센서 장치에 의하여 제2 가동 피스톤은 물론이고 유압 피스톤의 위치를 탐지하는 것이 가능하게 된다. 그리하여 완충장치(힘 흡수 장치)(buffer)의 하중 상태 및 완충장치(힘 흡수 장치)의 현재의 효능에 대한 보고가 만들어진다. 센서 장치는 이리하여 구조물 그 자체는 물론이고 힘 흡수 장치의 상태를 제어하는 것을 가능하게 한다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 더욱 상세히 설명한다.
도 1a는 본 발명에 따른 힘 흡수 장치의 실시예로써, 특히 교량과 교각 및/또는 교량 받침의 사이의 교량 구조에 사용되고, 바람직하게는 지진의 진동을 감쇠하기 위하여 지진 지역에서 사용되는 완충장치(힘 흡수 장치)(buffer)(1)가 도시되어 있다. 상기 지진 완충장치에는, 양단이 실린더 커버(18, 20)로 닫혀 있는 원통형의 하우징(2)이 구비된다. 상기 하우징(2)에서 유압 피스톤(3)은 유압유 배스(유압유 챔버)(5)내에서 지지되어 있다. 상기 유압 피스톤(3)은 양단에서 피스톤 로드(4)에 연결된다. 상기 피스톤 로드는 일단은 상기 실린더 커버(18)에, 타단은 상기 하우징에 위치하는 실린더 커버(19)에 가이드된다. 상기 유압 피스톤(3)은 그 바깥쪽에 압력제어밸브(7)와 관통구멍(6)이 구비되어 있다. 지진이 일어나면, 상기 피스톤 로드(4)의 일단으로 압력이 가해지고, 이로써 다시 유압유는 압력에 의하여 상기 관통구멍(6)과 상기 압력제어밸브(7)를 통과한다. 그럼으로써 운동학적 충격에너지는 열에너지로 전환된다. 즉, 상기 관통구멍(6)과 상기 압력제어밸브(7)를 통과할 때 유압유가 가열되는 것이다. 위에서 설명된 두 가지 작용에 의하여 발생된 열은 유압유의 팽창을 일으킨다. 그러한 유압유의 팽창을 가능하게 하기 위해, 상기 실린더 커버(19)에 가이드되는 상기 피스톤 로드 부분은 중공부와 같이 만들어진다. 상기 중공부에는, 유압유로 채워지고 밸브(8), 필터(9) 및 관통구멍(10)을 통하여 상기 유압유 배스(유압유 챔버)(5)로 연결되는 보상 챔버(11)가 형성되어 있다. 상기 보상 챔버(11)는 가동 기체 피스톤(12)에 의해 닫힌다. 상기 피스톤(12)은, 기체로 채워지고 또한 상기 피스톤 로드의 중공부에 의해 형성된 하중 챔버(13)와 인접해 있다. 상기 하중 챔버(13)는 커버(14)에 의해 폐쇄되어 있다. 유압유의 팽창은 상기 보상 챔버(11)의 체적을 확대시키고, 상기 기체 피스톤(12)의 상기 하중 챔버(13)의 기체 압력에 대항하여 상기 기체 피스톤(12)의 변위를 일으킨다.
도 1b에는 도 1a에 도시된 유압 피스톤의 변형된 실시예와, 상기 실시예에 연결된 피스톤 로드가 도시되어 있다. 도 1a에 도시된 실시예와의 유일한 차이점은, 상기 보상 챔버(11)의 체적을 변화시키기 위하여 가동 기체 피스톤(12) 대신에 다이어프램 쿠션(12')이 구비된다는 것이다.
도 1a에 도시된 상기 완충장치가 충격의 결과로 압축될 때, 결과적으로 본래의 위치로 되돌아가지 않는다. 그 이유는 상기 유압유 배스(유압유 챔버)에 위치한 상기 피스톤의 정면이 동일한 크기여서, 상기 피스톤에 작용하는 힘이 상기 피스톤의 양쪽에서 같기 때문이다. 상기 피스톤 로드(4)에서의 기체는 상기 커버(14)에 의하여 상기 피스톤 로드에 갇히고 그리하여 상기 유압유만을 압축하기 때문에 상기 피스톤 로드의 변위를 일으키지 않는다.
도 1a에 도시된 상기 완충장치를 조금만 변형하면, 상기 완충장치가 중심으로 오는 기능, 즉 변형된 상태에서 자동으로 본래의 상태로 귀환하는 기능을 가지게 될 수 있다. 상기 커버(14)가 생략되고, 상기 중공부(17)가 기체 하중 밸브에 의해 바깥쪽으로 밀봉되도록 구조적으로 변형한다. 이에 따라, 기체는 상기 하중 챔버(13)는 물론 상기 커버(20) 부근의 상기 중공부(17)까지 공급된다. 그럼으로써, 기체 압력은 상기 피스톤 로드(4) 및 상기 유압 피스톤(3)을 움직일 수 있다. 충격에 의해 상기 완충장치가 변형된 이후, 상기 기체는 상기 피스톤 로드(4) 및 상기 유압 피스톤(3)을 밀어내어 원위치로 돌아가게 한다.
도 1a에 도시된 완충장치에는 가동 기체 피스톤(12)의 위치는 물론이고 상기 유압 피스톤(3)의 위치를 탐지하는 센서 장치가 구비된다. 상기 센서 장치는 제1 센서 로드(15) 및 제2 센서 로드(16)로 구성된다. 상기 제1 센서 로드(15)는 상기 커버(14)로부터 상기 중공부(17)를 통하여 상기 커버(20)로 연결된다. 상기 제2 센서 로드(16)는 상기 유압 피스톤(3)의 제1 측부로부터 상기 기체 피스톤(12)을 통하여 상기 커버(14)로 연결된다. 두 개의 센서 로드(15, 16)들은 바람직하게는 텔레스코픽(telescopic) 방식으로 상호 연결된다. 상기 제 1 센서 로드(15)는 상기 커버(14)에 있는 유도 코일(15')과 함께 작동한다. 상기 유압 피스톤(3)의 움직임에 의하여 상기 유도 코일(15')은 상기 제1 센서 로드(15)를 따라서 움직여진다. 이렇게 함으로써, 전류가 유도되고 상기 유압(3)피스톤의 위치를 탐지하기 위한 측정 신호가 발생된다. 동일한 방식으로 상기 제2 센서 로드(16)는 상기 기체 피스톤(12)에 구비되는 유도 코일(16')과 함께 작동한다. 상기 기체 피스톤(12)이상기 센서 로드(16)를 따라서 움직임에 따라, 상기 유도 코일(16')에는 전류가 유도되어 상기 기체 피스톤의 위치를 탐지하기 위한 측정 신호가 발생된다. 상기 측정 신호에 의하여, 구조물의 상태는 물론, 상기 완충장치의 충만 상태, 상기 완충장치의 현재의 효능이 탐지될 수 있고 체크될 수 있다.
구조물에 상기 완충장치를 설치하기 위하여, 상기 하우징(2)의 정면은 조인트 헤드(21, 23)와 각각 연결된다. 그리고 다시 교량 및/또는 상기 교량 받침으로 연결된다. 이에 더하여, 상기 피스톤의 움직임에 따라 팽창하거나 수축하는 팽창 벨로우즈(22)가 조인트 헤드(23)와 실린더 커버(18) 사이에 구비된다.
도 2a에는 도 1a에 도시된 상기 완충장치(지진 감쇠기)의 변형예가 도시되어 있다. 도 2a에서 도 1a의 구성요소에 대응하는 동일한 구성요소에는 동일한 부재번호가 붙어있다. 도 2a에 도시된 완충장치(1')의 작동 원리는 도 1a의 완충장치와 같다. 다만, 도 1a의 완충장치와의 차이점은 유압 피스톤이 중공 피스톤 로드(4)에 연결된 원통형의 링(3) 및 중공 내부 튜브(24) 상에서 가이드되는 상기 피스톤 로드로 구성되어 있다는 것이다. 상기 피스톤은 하우징(2)과 상기 피스톤 로드(4) 및/또는 내부 튜브(24) 각각의 사이의 환상의 간극에 의하여 대부분이 형성되는 유압 배스(5)에 위치한다. 상기 완충장치의 하중 챔버(13)는 대략 50bar이하의 압력의 기체로 채워지고, 기체 피스톤(12)은 상기 내부 튜브(24)에서 가이드된다. 상기 기체는 상기 피스톤(12)에 대항하여 압력을 가한다. 상기 하중 챔버(13)는 그 안에서 상기 하우징의 일단으로부터 상기 내부 튜브(24)의 안으로 상기 기체 피스톤(12)까지 연결되고, 커버(18)에 의하여 밀봉된다. 상기 기체 피스톤(12)의일단에는, 상기 하중 챔버(13)의 반대쪽에 위치하는 보상 챔버(11)(도 2a에는 도시되지 않음)가 밸브들과 상기 커버(20)의 영역에 있는 관통구멍들을 통하는 것은 물론이고 상기 내부 튜브 내의 관통구멍(25)을 통하여 상기 유압유 배스(유압유 챔버)(5)에 연결되어 위치한다. 유압유가 가열되어 팽창할 때, 상기 보상 챔버(11)는 더 커져서 상기 기체 피스톤(12)이 기체 압력에 대항하여 움직인다.
도 2a에 도시된 상기 완충장치는, 상기 하중 챔버(13)의 기체가 상기 피스톤 로드(4) 및 상기 유압 피스톤(3)을 움직이기 때문에, 복귀 기능을 가진다. 이렇게 하여 변형된 피스톤은 그 원위치로 복귀한다.
상기 피스톤 로드(4) 및 유압 피스톤(3)을 움직이게 하기 위하여, 상기 보상 챔버(11) 및 상기 유압유 배스(유압유 챔버)(5) 사이가 연결될 필요가 있다. 앞서 언급했듯이, 상기 커버(20)의 영역에 있는 밸브들과 관통구멍들은 이러한 목적을 위해 쓰인다. 도 2a의 커버 부분의 상세도를 도시한 도 2b에는, 이러한 밸브(16)들과 관통구멍(27)이 각각 상기 보상 챔버(11) 및 상기 유압유 배스(5) 사이에서 액체가 움직일 수 있게 하는 것이 도시되어 있다.
도 3에 도시된 지진 완충장치(힘 흡수 장치)(1'')는 근본적으로 도 2a에 도시된 지진 완충장치에 대응한다. 다만 차이점은 도 3의 상기 지진 완충장치에는, 상기 하중 챔버가 단지 상기 내부 튜브(24)와 상기 기체 피스톤(12) 사이에 형성되도록 하기 위해, 다른 커버(26)가 상기 기체 하중 챔버(13)를 제한하도록 구비된다는 것이다. 이렇게 하여 기체 압력은 도 2a의 실시예와 비교하여 근본적으로 더 작은 귀환력을 일으킨다. 도 3에 도시된 상기 완충 장치의 귀환 기능은, 상기 유압유배스(유압유 챔버)의 유압유에 접촉하는 상기 유압 피스톤의 정면 표면의 크기가 다르다는 것에 의해 성취된다. 이리하여, 각각의 정면에 가해지는 힘들의 크기가 다르게 되어, 더 넓은 표면을 가지는 정면으로부터 더 작은 표면을 가지는 정면의 방향으로 결과적인 힘 F가 발생되고 그 힘이 상기 완충장치를 귀환시키게 된다. 앞서 설명한 바와 같이, 상기 귀환력은 그러나 도 2a에 도시된 지진 완충장치의 실시예에서의 귀환력보다 훨씬 작다.
도 4에 도시된 지진 완충장치의 실시예는 상기 피스톤 로드가 일체형으로 만들어지고 상기 유압 피스톤(3)에 의해 두 부분으로 나뉘지 않는다는 점에서 다른 실시예들과 다르다. 도면의 실시예에서의 상기 유압 피스톤은 상기 피스톤 로드의 우측단에 구비되고 상기 보상 챔버(11)는 상기 힘-베어링 피스톤 로드의 중공부에 형성된다. 상기 피스톤 로드(4)의 상기 중공부는 다른 실시예에서처럼 그 안에서, 상기 피스톤 로드의 좌측단에 가동 기체 피스톤(12)을 통하여 구비되는 기체 하중 챔버(13)로부터 분리된다. 또한 나머지 실시예들과의 차이점은 상기 보상 챔버가 부분적으로는 상기 지진 완충장치의 상기 하우징의 외부에 위치한다는 것이다.
본 발명에 따르면, 외부로부터의 손상으로부터 보호되고 구성이 매우 간결한 힘 흡수 장치가 제공된다. 따라서 외부로부터의 손상의 위험이 적어 유지 보수를 위한 수고를 덜 수 있고, 구성이 간결하여 장치의 체적이 감소하므로 사용되는 유압유의 양이 실질적으로 크게 줄어드는 이점을 얻을 수 있다.

Claims (19)

  1. 교량 건설 시에 힘을 수용하고 분산시키기 위한 힘 흡수 장치에 있어서,
    하나 이상의 유압유 챔버(5)가 구비된 하우징(2);
    상기 유압유 챔버(5)에서 지지되고 피스톤 로드(4)에 의해 가이드되며 유압 피스톤(3) 상에 작용하는 힘이 상기 유압유로 전달될 수 있는 가동 유압 피스톤(3); 및
    상기 유압유 챔버(5)에 연결되고 유압유로 채워지며 상기 유압유의 밀도에 따라 체적이 변화할 수 있는 하나 이상의 보상 챔버(11)로 구성되고;
    상기 하우징(2) 및 상기 피스톤 로드(4) 중 어느 하나라도 그 내부에 상기 보상 챔버(11)를 형성하기 위해, 상기 피스톤 로드(4)에는 일부분이라도 중공부가 구비되는 것을 특징으로 하는 힘 흡수 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 보상 챔버(11)는 상기 피스톤 로드(4)내에 중공부를 구비하는 것을 특징으로 하는 힘 흡수 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 피스톤 로드(4)와 상기 유압 피스톤(3)은 중공 내부 튜브(24) 상에서 가이드되고, 상기 보상 챔버(11)는 상기 내부 튜브(24) 안에 중공부를 구비하는 것을 특징으로 하는 힘 흡수 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보상 챔버(11)는 제2 가동 피스톤(12) 또는 다이어프램 쿠션(12')에 의해 제한되는 것을 특징으로 하는 힘 흡수 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제2 가동 피스톤(12)에는 일측으로부터의 기체 압력이 가해지는 것을 특징으로 하는 힘 흡수 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 기체 압력을 발생시키는 기체로 채워진 하중 챔버(13)가 상기 힘 흡수 장치의 일단에 구비되는 것을 특징으로 하는 힘 흡수 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 하중 챔버(13)는 기체 압력이 귀환력을 발생시키기 위해 상기 피스톤 로드(4)를 이동시킬 수 있도록 만들어지는 것을 특징으로 하는 힘 흡수 장치.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 하중 챔버(13)는 상기 피스톤 로드(4) 내에 중공부를 구비하는 것을 특징으로 하는 힘 흡수 장치.
  9. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 하중 챔버(13)는 상기 내부 튜브(24) 내에 중공부를 구비하는 것을 특징으로 하는 힘 흡수 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 3 항 또는 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 귀환력을 발생시키기 위해, 상기 유압 피스톤(3)의 전면과 후면은 표면적이 다른 것을 특징으로 하는 힘 흡수 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 보상 챔버(11)와 상기 유압유 챔버(5)는 하나 이상의 관통구멍(10) 및 밸브(8) 중 어느 하나 이상으로 상호 연결되는 것을 특징으로 하는 힘 흡수 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 유압 피스톤(3)은, 상기 유압 피스톤(3)의 정면 및 후면을 서로 연결하는 하나 이상의 관통구멍(6) 및 밸브(7) 중 어느 하나 이상이 구비되는 것을 특징으로 하는 힘 흡수 장치.
  13. 제 4 항에 있어서, 상기 유압 피스톤(3) 및 제2 가동 피스톤(12) 중 어느 하나 이상의 위치를 탐지하는 센서 장치가 구비되는 것을 특징으로 하는 힘 흡수 장치.
  14. 제 3 항에 있어서, 상기 센서 장치는, 상기 피스톤 로드(4)의 내부로 돌출된 하나 이상의 제1 센서 로드(15)와, 피스톤 로드의 일단에 구비되고 제1 센서 로드(15)에 대하여 움직일 수 있는 제1 유도 코일(15')로 구성되며, 상기 유압 피스톤의 위치가 탐지 가능하도록 상기 제1 센서 로드(15) 및 상기 제1 유도 코일(15')이 함께 작동하는 것을 특징으로 하는 힘 흡수 장치.
  15. 제 13 항 또는 제14항에 있어서, 상기 피스톤 로드(4)의 내부에 배치된 하나 이상의 제2 센서 로드(16)와, 제2 가동 피스톤(12)에 구비되고 상기 제2 센서 로드(16)에 대하여 움직일 수 있는 하나 이상의 제2 유도 코일(16')이 구비되며,
    상기 제2 센서 로드(16)와 상기 제2 유도 코일(16')이 상기 제2 가동 피스톤(12)의 위치가 탐지 가능하도록 함께 작동하는 것을 특징으로 하는 힘 흡수 장치.
  16. 제 13 항에 있어서, 상기 피스톤 로드(4)의 내부로 돌출된 하나 이상의 제1 센서 로드(15)와, 상기 피스톤 로드의 일단에 배치되고 상기 제1 센서 로드(15)에 관하여 움직일 수 있는 제1 자석과, 상기 센서 로드(15)에 집적된 제1 유도 코일을 포함하고,
    상기 제1 유도 코일 및 상기 제1 자석이 상기 유압 피스톤의 위치를 탐지할 수 있도록 함께 작동하는 것을 특징으로 하는 힘 흡수 장치.
  17. 제 13 항 또는 제16항에 있어서, 상기 피스톤 로드(4)의 내부에 위치하는 하나 이상의 제2 센서 로드(16)와, 상기 제2 가동 피스톤(12)에 배치되고 상기 제2 센서 로드(16)에 관하여 움직일 수 있는 제2 자석과, 상기 제2 센서 로드(16)에 집적된 제2 유도 코일을 구비하고,
    상기 제2 유도 코일 및 상기 제2 자석이 상기 제2 가동 피스톤(12)의 위치를 탐지 할 수 있도록 함께 작동하는 것을 특징으로 하는 힘 흡수 장치.
  18. 제 15 항에 종속하여 제 14 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 센서 로드(15, 16)가 텔레스코픽 방식으로 상호 연결되는 것을 특징으로 하는 힘 흡수 장치.
  19. 제 16 항에 종속하여 제 17 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 센서 로드(15, 16)가 텔레스코픽 방식으로 상호 연결되는 것을 특징으로 하는 힘 흡수 장치.
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