(57)【要約】【課題】樹脂製の管体の接続構造において管体への荷重の集中を避ける。【解決手段】少なくとも軸方向一端が開口する筒状部４と、筒状部４の軸方向他端に設けられ筒状部４の外面４ｂから外側へ突出するベース部２とを備えた継手部材１を用い、筒状部４の内部に樹脂製の管体２０の端部を挿入し、ベース部２を相手側部材１’に固定することで、管体２０を相手側部材１’に接続するものであり、筒状部４の軸方向一端の内面に隙間拡大部１０を備え、隙間拡大部１０と管体２０の管外面２１との間の拡大部隙間ｗ２を、隙間拡大部１０以外の部分の筒状部４の内面４ａと管外面２１との間の一般部隙間ｗ１よりも大きくする管体の接続構造とした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも軸方向一端が開口する筒状部（４）と、前記筒状部（４）の軸方向他端に設けられ前記筒状部（４）の外面（４ｂ）から外側へ突出するベース部（２）とを備えた継手部材（１）を用い、
前記筒状部（４）の内部に樹脂製の管体（２０）の端部を挿入し、前記ベース部（２）を相手側部材（１’）に固定することで、前記管体（２０）を前記相手側部材（１’）に接続するものであり、
前記筒状部（４）の軸方向一端の内面に隙間拡大部（１０）を備え、前記隙間拡大部（１０）と前記管体（２０）の管外面（２１）との間の拡大部隙間（ｗ２）を、前記隙間拡大部（１０）以外の部分の前記筒状部（４）の内面（４ａ）と前記管外面（２１）との間の一般部隙間（ｗ１）よりも大きくする管体の接続構造。
【請求項２】
前記隙間拡大部（１０）は、軸方向一端に向かうにつれて徐々に前記筒状部（４）の軸心から遠ざかる傾斜面（１１）である請求項１に記載の管体の接続構造。
【請求項３】
前記筒状部（４）及び前記管体（２０）は断面円形であり、前記一般部隙間（ｗ１）は、前記隙間拡大部（１０）以外の部分における前記筒状部（４）の内径（ｗ０）の０．６％以下である請求項１又は２に記載の管体の接続構造。
【請求項４】
前記筒状部（４）及び前記管体（２０）は、前記筒状部（４）及び前記管体（２０）に設けた穴（４ｄ、２３）を貫通するボルト（５）によって接合されており、前記ボルト（５）のねじの呼び径（ｄ１）と、前記穴（４ｄ、２３）の穴径（ｄ２）を、日本工業規格ＪＩＳ  Ｂ  １００１（１９８５）に規定される１級に基づいて設定する請求項１から３のいずれか一つに記載の管体の接続構造。
【請求項５】
前記継手部材（１）は金属製である請求項１から４のいずれか一つに記載の管体の接続構造。
【請求項６】
前記相手側部材（１’）を、前記継手部材（１）とは別の他の前記継手部材（１）とした請求項１から５のいずれか一つに記載の管体の接続構造。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一つに記載の管体の接続構造に用いられる継手部材（１）であって、
軸方向一端が開口する筒状部（４）と、前記筒状部（４）の軸方向他端に設けられ前記筒状部（４）の外面（４ｂ）から外側へ突出するベース部（２）とを備え、前記筒状部（４）の軸方向一端の内面に隙間拡大部（１０）を備える継手部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、樹脂製の管体、特に、繊維強化樹脂製の管体を接続する接続構造、及び、その管体の接続構造に用いる継手部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属製の管体同士を接続して、各種用途のポール、各種構造物の柱や梁、基礎杭、あるいは、手摺り等に用いるのは一般的である。
【０００３】
金属製の管体同士の接続構造としては、例えば、溶接による接続構造や、嵌合やねじ結合による接続構造がある。また、例えば、特許文献１に記載のように、一方の管体の端部に設けた受口に、他方の管体の端部に設けた挿し口を挿入し、受口と挿し口とを半径方向に貫通するボルトと、そのボルトにねじ込まれるナットによって、両方の管体同士を接続する構造も提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−４６２７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年は、重い金属製の管体に代えて、軽量で且つ強度が高い樹脂製の管体、特に、繊維強化樹脂製の管体を用いる例が増えている。しかし、樹脂製の管体を用いる場合、管体の接続構造が問題となる。
【０００６】
例えば、図６に示すように、一方の管体７の端部を受口として、その受口に、他方の管体８の端部を挿し口として挿入して、両管体７，８を嵌合により接続した場合を想定する。この場合、管体７，８に曲げ応力が作用した際に、受口の内面７ａと端面７ｂとの間の稜線部７ｃが、挿し口の外面８ａの一箇所を押圧して、そこに集中した荷重を加えてしまう危惧がある。荷重の集中は部材の破損に繋がるので、できる限り避けることが望ましい。
【０００７】
また、特許文献１に記載の管体の接続構造を、そのまま樹脂製の管体の接続に適用すると、ボルトによる受口と挿し口との締結部に荷重が集中して、素材の樹脂が割れてしまうという問題もある。管厚や部材の補強によって素材の割れを防止する手法も考えられるが、これらの手法は、重量増や管断面の増加、コストの増加に繋がるので、適用できない場合もある。
【０００８】
そこで、この発明の課題は、樹脂製の管体の接続構造において、管体への荷重の集中を避けて部材の破損を防止することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、この発明は、少なくとも軸方向一端が開口する筒状部と、前記筒状部の軸方向他端に設けられ前記筒状部の外面から外側へ突出するベース部とを備えた継手部材を用い、前記筒状部の内部に樹脂製の管体の端部を挿入し、前記ベース部を相手側部材に固定することで、前記管体を前記相手側部材に接続するものであり、前記筒状部の軸方向一端の内面に隙間拡大部を備え、前記隙間拡大部と前記管体の管外面との間の拡大部隙間を、前記隙間拡大部以外の部分の前記筒状部の内面と前記管外面との間の一般部隙間よりも大きくする管体の接続構造を採用した。
【００１０】
このとき、前記隙間拡大部は、軸方向一端に向かうにつれて徐々に前記筒状部の軸心から遠ざかる傾斜面である構成を採用することができる。
【００１１】
これらの各態様において、前記筒状部及び前記管体は断面円形であり、前記一般部隙間は、前記隙間拡大部以外の部分における前記筒状部の内径の０．６％以下である構成を採用することができる。
【００１２】
前記筒状部及び前記管体は、前記筒状部及び前記管体に設けた穴を貫通するボルトによって接合されており、前記ボルトのねじの呼び径と、前記穴の穴径を、日本工業規格ＪＩＳ  Ｂ  １００１（１９８５）に規定される１級に基づいて設定する構成を採用することができる。
【００１３】
また、前記継手部材は金属製である構成を採用することができる。
【００１４】
さらに、前記相手側部材を、前記継手部材とは別の他の前記継手部材とした構成を採用することができる。
【００１５】
これらの各態様からなる管体の接続構造に用いられる継手部材であって、軸方向一端が開口する筒状部と、前記筒状部の軸方向他端に設けられ前記筒状部の外面から外側へ突出するベース部とを備え、前記筒状部の軸方向一端の内面に隙間拡大部を備える継手部材を採用することができる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明は、樹脂製の管体の接続構造において、筒状部の軸方向一端の内面に隙間拡大部を備え、隙間拡大部と管体の管外面との間の拡大部隙間を、隙間拡大部以外の部分の筒状部の内面と管外面との間の一般部隙間よりも大きくしたので、管体への荷重の集中を避けて部材の破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の実施形態を示す正面図
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ断面図
【図３】管体と継手部材の詳細図
【図４】（ａ）は図３の要部拡大図、（ｂ）（ｃ）はそれぞれ（ａ）の拡大図
【図５】他の実施形態を示す断面図
【図６】従来例の要部拡大図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
この発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。この実施形態は、各種用途のポールや、各種構造物の柱や梁、基礎杭、あるいは、手摺り等に例示される中空の長手状構造物を構築するために、繊維強化樹脂（ＦＲＰ／Ｆｉｂｅｒ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ）製の管体同士を接続する管体の接続構造、及び、その管体の接続構造に用いる継手部材である。
【００１９】
繊維強化樹脂は、ガラス繊維、炭素繊維等の繊維を、未硬化の樹脂（プラスチック）の中に入れてそれを硬化させ、樹脂単体の素材よりも強度を向上させた複合材料である。これらの管体によって構築される中空の長手状構造物としては、例えば、農地等で用いられるビニールハウスや各種テント等の骨組み、照明ポール、旗用のポール等が挙げられる。
【００２０】
管体の接続構造の構成は、図１及び図２に示すように、軸方向一端が開口する筒状部４と、筒状部４の軸方向他端に設けられ、筒状部４の外面４ｂから外側へ突出するベース部２とを備えた継手部材１を用いている。
【００２１】
筒状部４は、一定の内径で連続する内面４ａ及び一定の外径で連続する外面４ｂを有している断面円形の筒状部材である。また、図２に示すように、ベース部２は、筒状部４の軸方向他端において、外面４ｂから外側へ向かって軸周り全周に突出する板状部材である。ベース部２は、筒状部４の外周に沿って設けられたリブ部３によって、筒状部４に支持されている。
【００２２】
この実施形態では、ベース部２は環状の板状部材である。その環状の板状部材の中央の穴に、筒状部４の軸方向他端を挿通して任意の軸方向位置でベース部２が固定される。
【００２３】
また、この実施形態では、継手部材１を金属製としている。筒状部４、ベース部２、リブ部３等は互いに溶接により接合されている。
【００２４】
図３に示すように、筒状部４の軸方向一端の開口から筒状部４の内部に管体２０の端部を挿入する。管体２０を所定の位置まで挿入したら、筒状部４と管体２０とを固定具５によって動かないように固定する。
【００２５】
この実施形態では、固定具５として、筒状部４に設けた内外を貫通する穴４ｄ、管体２０に設けた内外を貫通する穴２３、及び、それらの穴４ｄ、２３に挿通されるボルト（以下、ボルト５と称する）を採用している。穴４ｄ、２３は、キリ等による共穴加工によって形成され、それら穴４ｄ、２３が、筒状部４及び管体２０の軸心を挟んで対向する位置にそれぞれ設けられる。ボルト５の軸５ａを、筒状部４及び管体２０の軸心を挟んで一方の側の穴４ｄ、２３に挿通した後、そのまま管体２０の内部を通過させ、さらに他方の側の穴４ｄ、２３に挿通し、筒状部４の外側から軸５ａの先端にナット５ｂをねじ込むことで筒状部４と管体２０とが固定される。
【００２６】
ここで、図２に示すように、ボルト５の軸５ａの雄ネジの呼び径ｄ１、すなわち、雄ネジの山の外径と、穴４ｄ、穴２３の穴径ｄ２を、日本工業規格ＪＩＳ  Ｂ  １００１（１９８５）（ボルト穴径及びざぐり径）に規定される１級の基準に基づいて設定している。
【００２７】
ＪＩＳ  Ｂ  １００１（１９８５）の１級では、例えば、ネジの呼び径ｄ１が２ｍｍに対して穴径ｄ２が２．２ｍｍ、ネジの呼び径ｄ１が３ｍｍに対して穴径ｄ２が３．２ｍｍ、ネジの呼び径ｄ１が４ｍｍに対して穴径ｄ２が４．３ｍｍ、ネジの呼び径ｄ１が５ｍｍに対して穴径ｄ２が５．３ｍｍ、ネジの呼び径ｄ１が６ｍｍに対して穴径ｄ２が６．４ｍｍ、ネジの呼び径ｄ１が８ｍｍに対して穴径ｄ２が８．４ｍｍ、ネジの呼び径ｄ１が１０ｍｍに対して穴径ｄ２が１０．５ｍｍ等、となっている。
【００２８】
このような、ネジの呼び径ｄ１と穴径ｄ２の設定により、管体２０に加わる曲げモーメントをボルト５で抵抗させることで、継手部材１での管体２０の角変位を抑制し、母材割れ発生のリスクを低減できることが、本願の発明者らが行った実験により確認できている。
【００２９】
管体２０が固定された継手部材１は、管体２０を固定する対象となる相手側部材１’に固定される。継手部材１の相手側部材１’への固定は、ベース部２を相手側部材１’に対して連結具６で固定することで行われる。この実施形態では、相手側部材１’を、上記の継手部材１とは別の他の継手部材１としている。他の継手部材１は前述の継手部材１と同様の構成であり、他の継手部材１にも同じく管体２０（別の管体２０’）が固定されている。このため、図１に示すように、２つの継手部材１が背中合わせにされ、突き合わされた２つのベース部２同士が連結具６によって固定されている状態である。ここでは、連結具６は、ベース部２の穴２ａに挿通されるボルト６ａと、そのボルト６ａに締め付けられるナット６ｂで構成されている。
【００３０】
なお、例えば、相手側部材１’を壁や基礎等の固定部材とする場合は、ベース部２を固定部材に宛がって、そのベース部２を、ビス等の連結具６によって固定部材に固定することができる。
【００３１】
筒状部４は、軸方向一端の内面に隙間拡大部１０を備えている。隙間拡大部１０は、図３及び図４に示すように、軸方向一端の端面４ｃに臨んで設けられ、その端面４ｃから軸方向他端側へ向かって距離Ｌ１の範囲に設定されている。
【００３２】
また、隙間拡大部１０は、その隙間拡大部１０と管体２０の管外面２１との間の隙間の最大値である拡大部隙間ｗ２が、その隙間拡大部１０以外の部分の筒状部４の内面４ａと管外面２１との間の隙間である一般部隙間ｗ１よりも大きくなるように設定されている。
【００３３】
筒状部４の軸方向一端に隙間拡大部１０を備えたことにより、管体２０に曲げモーメントが作用した場合にも、管体２０の管外面２１と、筒状部４の内面４ａのエッジとの接触を回避できる。この点について説明すると、一般に、筒状部材の受口に、他の筒状部材の挿し口を嵌合して両者を接続した際において、例えば、挿口側の筒状部材に曲げモーメントが作用すると、その挿口側の筒状部材の外面に、受口側の筒状部材の内面の軸方向端縁のエッジが接触して、そこに荷重の集中が起こりやすいからである（図６参照）。これに対して、この実施形態のように、筒状部４の軸方向一端に隙間拡大部１０を備えていれば、筒状部４の内面４ａの端縁のエッジは、管体２０の管外面２１に対して拡大部隙間ｗ２を介在して対向しており、エッジと管外面２１とは接触しにくい。このため、管体２０に曲げの変形が生じた場合にも、管体２０への１箇所への荷重の集中を回避できる。
【００３４】
この実施形態では、隙間拡大部１０は、軸方向一端に向かうにつれて徐々に筒状部４の軸心から遠ざかる傾斜面１１で構成されている。このため、筒状部４内に管体２０の端部を挿入する際に、管体２０の軸心は、傾斜面１１の傾斜方向に沿って筒状部４の軸心に合致するように誘導され、筒状部４と管体２０との調心が容易である。また、傾斜面１１の設定によって、管体２０の端部が筒状部４に衝突することを防止する効果も期待できる。
【００３５】
傾斜面１１は、図４（ａ）に示すように、隙間拡大部１０以外の部分の筒状部４の内面４ａとの接続部である奥部側稜線部１２から、軸方向一端の端面４ｃとの接続部である開口側稜線部１３との間を結んで形成されている。
【００３６】
奥部側稜線部１２は、図４（ｂ）に示すように、筒状部４の内面４ａの延長と傾斜面１１の延長との交点Ｐを挟んで構成され、その稜線全周に亘って、内面４ａと傾斜面１１とを滑らかに結ぶ円弧状の曲面で構成されている。このため、仮に、管体２０が筒状部４に接触しても、管体２０は円弧状の奥部側稜線部１２に摺接するので、管体２０が傷つくことを防止できる。
【００３７】
また、開口側稜線部１３は、図４（ｃ）に示すように、端面４ｃの面方向の延長と傾斜面１１の延長との交点Ｑを挟んで構成され、その稜線全周に亘って、端面４ｃと傾斜面１１とを滑らかに結ぶ円弧状の曲面で構成されている。このため、同じく、管体２０が筒状部４に接触しても、管体２０は円弧状の開口側稜線部１３に摺接するので、管体２０が傷つくことを防止できる。
【００３８】
なお、拡大部隙間ｗ２（隙間拡大部１０と管外面２１との間の隙間の最大値）は、図４（ｃ）に示すように、管外面２１と交点Ｑとの間の寸法としている。また、奥部側稜線部１２や開口側稜線部１３は、上記のような曲面で構成されるアール部のほか、面取り部で構成することも可能である。
【００３９】
また、この実施形態では、筒状部４及び管体２０は断面円形であり、一般部隙間ｗ１は、隙間拡大部１０以外の部分における筒状部４の内径ｗ０の０．６％以下に設定されている。このため、管体２０に曲げモーメントが作用した際に、管体２０の管外面２１と筒状部４の内面４ａとの接触圧が、周方向及び軸方向に亘って均等に近くなり、局所的な荷重の分布が生じにくくなっている。
【００４０】
さらに、筒状部４と管体２０の固定状態を安定させるため、筒状部４への管体２０の差し込み長さは、管体２０の外径ｗ３の３倍以上に設定されることが望ましい。
【００４１】
上記の実施形態では、隙間拡大部１０は、軸方向一端に向かうにつれて徐々に筒状部４の軸心から遠ざかる傾斜面１１で構成したが、隙間拡大部１０の形状は、この例には限定されない。例えば、隙間拡大部１０として、奥部側稜線部１２から軸方向一端に向かうにつれて徐々に筒状部４の軸心から遠ざかる円弧状の面、あるいは、奥部側稜線部１２から軸方向一端に向かうにつれて徐々に筒状部４の軸心から遠ざかる階段状の面で構成することができる。隙間拡大部１０として階段状の面を採用する場合は、その稜線部にアール部や面取り部を形成しておくことが望ましい。また、その階段の段数は、できる限り多いことが望ましい。
【００４２】
上記の実施形態では、継手部材１のベース部２を、筒状部４の外面４ｂから外側へ向かって軸周り全周に突出する板状部材としたが、このベース部２の突出箇所を、軸周り一部の方位のみとしてもよい。
【００４３】
上記の実施形態では、固定具５として、１本のボルト５を筒状部４及び管体２０の軸心を挟んで一方側から他方側へ貫通させたが、他の実施形態として、例えば、図５に示す形態を採用してもよい。
【００４４】
図５に示す実施形態では、１組の穴４ｄ、２３を、筒状部４及び管体２０の軸心を挟んで対向する位置にそれぞれ設けて、互いに対向する２組の穴４ｄ、穴２３に、別々のボルト５をねじ込んでいる。これにより、筒状部４及び管体２０の軸心を挟んで、２本のボルト５が対向配置された形態となっている。このとき、ボルト５の軸５ａの雄ネジを、穴４ｄ、２３の内面にねじ結合させることができる。
【００４５】
図５に示す実施形態では、筒状部４及び管体２０の軸心直交方向の一断面におけるボルト５の配置本数は自由に設定できる。例えば、軸心直交方向の一断面において、３本以上のボルト５を配置してもよい。このとき、ボルト５は、筒状部４の軸心周りに等分方位に配置されることが望ましい。
【００４６】
また、この実施形態では、図３に示すように、ボルト５の配置を軸方向に沿って２箇所としているが、これを、例えば、軸方向に沿って３箇所以上に設定する等、軸方向に並列するボルト５の配置本数は自由に設定できる。ボルト５の配置を、軸方向に沿って複数とすることで、継手部材１と管体２０との差し込み位置の軸方向へのずれ、及び、周方向へのずれをより確実に防止できる。なお、所望の強度が確保されるならば、ボルト５の配置を軸方向に沿って１箇所としてもよい。
【００４７】
また、上記の各実施形態では、固定具５として、筒状部４に設けた内外を貫通する穴４ｄ、管体２０に設けた内外を貫通する穴２３、及び、それらの穴４ｄ、２３に挿通されるボルト５を採用したが、筒状部４と管体２０とを固定する手段は、ボルト５に限定されない。例えば、筒状部４と管体２０とをボルト５を用いない圧入固定とすることもできるし、筒状部４と管体２０とをボルト５を用いずに接着固定とすることもできる。
【００４８】
上記の実施形態では、継手部材１の素材を金属としているが、強度や耐久性が確保されるならば、継手部材１の素材を樹脂、特に、繊維強化樹脂とすることも可能である。また、上記の実施形態では、管体２０の素材として繊維強化樹脂を採用したが、管体２０は樹脂製であればよく、強度や耐久性が許容されるのであれば、繊維を含有しない樹脂の単体を素材としてもよい。
【００４９】
さらに、上記の実施形態では、管体２０の断面形状に対応して、筒状部４を断面円形の筒状部材で構成したが、管体２０が断面矩形の角筒である場合には、その管体２０の断面形状に対応して、筒状部４も同じ断面矩形の角筒とすることができる。
【符号の説明】
【００５０】
１  継手部材
２  ベース部
３  リブ部
４  筒状部
４ａ  内面
４ｂ  外面
４ｃ  端面
４ｄ  穴
５  固定具（ボルト）
６  連結具
１０  隙間拡大部
１１  傾斜面
１２  奥部側稜線部
１３  開口側稜線部
２０  管体
２１  管外面
２３  穴
ｗ１  一般部隙間
ｗ２  拡大部隙間
【図１】
2020070813.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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