(57)【要約】【課題】本発明は、管状部材に軸力を加えながら簡単に締付固定することができる管状部材の連結構造をを提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係る管状部材の連結構造は、取付孔１１及び１２が形成された鋼管１０と、連結孔２１が形成された取付部材２０と、取付孔及び連結孔に貫通して装着されたボルト部材２と、ボルト部材２に締付固定されて鋼管１０を取付部材２０に連結するナット部材３と、鋼管１０の内部においてボルト部材２の周囲に嵌装された鞘管４とを備え、鞘管４は、一方の端部が取付孔１１を貫通して鋼管１０の外面に圧接する平座金５に当接するように設定されているとともに他方の端部が取付孔１２を貫通せずに鋼管１０の内面に当接するように設定されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の取付孔が形成された管状部材と、連結孔が形成された取付部材と、前記取付孔及び前記連結孔に貫通して装着されたボルト部材と、前記ボルト部材に締付固定されて前記管状部材を前記取付部材に連結するナット部材と、前記管状部材の内部において前記ボルト部材の周囲に嵌装された筒状部材とを備え、前記筒状部材は、一方の端部が前記取付孔の一方を貫通して前記管状部材の外面に圧接する部材に当接するように設定されているとともに他方の端部が前記取付孔の他方を貫通せずに前記管状部材の内面に当接するように設定されている管状部材の連結構造。
【請求項２】
前記取付孔の一方は、前記筒状部材の外径よりも大きい径に設定されており、前記取付孔の他方は、前記筒状部材の外径よりも小さい径に設定されている請求項１に記載の管状部材の連結構造。
【請求項３】
前記ナット部材は、中央部分に貫通して形成されるとともに内周面に雌ネジ部が形成された装着孔と、螺合方向の一方の側に形成されるとともに外側面が締付用工具と係合するように形成された螺合部と、螺合方向の他方の側に形成されるとともに外側面が締付用工具と係合するように形成された固着部と、前記螺合部と前記固着部との間の部位において全周にわたって形成されるとともに前記螺合部を螺合させて締め付ける締付力により生じる所定値以上のせん断応力で破断するように設定されている破断部とを備えている請求項１又は２に記載の管状部材の連結構造。
【請求項４】
前記管状部材の外面に圧接する前記部材は、前記ボルト部材又は座金部材である請求項１から３のいずれかに記載の管状部材の連結構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼管等の変形しやすい管状部材をネジの締付けにより発生する所定の軸力で他の部材と連結する連結構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より構造物の組立て等にボルト及びナットを用いた締結具が使用されている。こうした締結具では、ナットをボルトに螺合させて部材同士を締付固定するが、ナットの締付けによりボルトに発生する軸力で構造部材を結合している。締結具が安定した固定状態を継続するにはこうした軸力を保持する必要があることから、ボルトとナットの間の緩み止め及び戻り止めのための様々な対策が採られている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、ナットとして、中央部分に貫通して形成されるとともに内周面に雌ネジ部が形成された装着孔と、外側面が締付用工具と係合するように形成された螺合部と、外側面が締付用工具と係合するように形成された固着部とを備え、螺合部と固着部との間の外周側において全周にわたって形成された外溝部と、螺合部が形成された部位の内周側において全周にわたって形成された内溝部と、外溝部と内溝部との間の部位において全周にわたって薄肉状に形成された破断部とを形成し、所定の軸力で簡単に締付固定ができるとともにナットの緩み止め効果を得ることができる締結具が記載されている。
【０００４】
また、特許文献２では、軟質部材の開口部に軟質部材の厚さと同じ長さの金属スリーブを嵌着しておき、金属スリーブ内にボルトを挿入して軟質部材を固定する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第６３６３２７０号公報
【特許文献２】特開昭５５−６５７０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載された所定の軸力で締付固定する締結具を鋼管等の変形しやすい管状部材の連結に使用する場合、締付固定する際に管状部材が変形するため所定の軸力で連結することが難しいといった課題がある。また、特許文献２では、軟質部材の固定方法が記載されているが、主に金属スリーブに軸力が加わるようになっており、変形しやすい軟質部材に対して軸力が加わらないように連結するようになっている。
【０００７】
そこで、本発明は、管状部材に軸力を加えながら簡単に締付固定することができる管状部材の連結構造をを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る管状部材の連結構造は、一対の取付孔が形成された管状部材と、連結孔が形成された取付部材と、前記取付孔及び前記連結孔に貫通して装着されたボルト部材と、前記ボルト部材に締付固定されて前記管状部材を前記取付部材に連結するナット部材と、前記管状部材の内部において前記ボルト部材の周囲に嵌装された筒状部材とを備え、前記筒状部材は、一方の端部が前記取付孔の一方を貫通して前記管状部材の外面に圧接する部材に当接するように設定されているとともに他方の端部が前記取付孔の他方を貫通せずに前記管状部材の内面に当接するように設定されている。さらに、前記取付孔の一方は、前記筒状部材の外径よりも大きい径に設定されており、前記取付孔の他方は、前記筒状部材の外径よりも小さい径に設定されている。さらに、前記ナット部材は、中央部分に貫通して形成されるとともに内周面に雌ネジ部が形成された装着孔と、螺合方向の一方の側に形成されるとともに外側面が締付用工具と係合するように形成された螺合部と、螺合方向の他方の側に形成されるとともに外側面が締付用工具と係合するように形成された固着部と、前記螺合部と前記固着部との間の部位において全周にわたって形成されるとともに前記螺合部を螺合させて締め付ける締付力により生じる所定値以上のせん断応力で破断するように設定されている破断部とを備えている。さらに、前記管状部材の外面に圧接する前記部材は、前記ボルト部材又は座金部材である。
【発明の効果】
【０００９】
上記のような構成を有することで、筒状部材は、一方の端部が取付孔の一方を貫通して管状部材の外面に圧接する部材に当接するように設定されているとともに他方の端部が取付孔の他方を貫通せずに管状部材の内面に当接するように設定されているので、ボルト部材にナット部材を締付固定することにより生じる軸力が筒状部材に加わりながら管状部材の変形を抑えて軸力を確保することができる。また、筒状部材の他方の端部が管状部材の内面に当接して軸力が管状部材の内面に加わるようになっており、管状部材を取付部材に連結固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る実施形態に関する構成図である。
【図２】ナット部材に関する平面図である。
【図３】ナット部材に関する側面図である。
【図４】ナット部材に関する軸方向の断面図である。
【図５】螺合分及び固着部が密着した状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る実施形態について詳しく説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を実施するにあたって好ましい具体例であるから、技術的に種々の限定がなされているが、本発明は、以下の説明において特に本発明を限定する旨明記されていない限り、これらの形態に限定されるものではない。
【００１２】
図１は、本発明に係る実施形態に関する構成図である。図１では、構造物における連結構造を例示しており、管状部材である角筒状の鋼管１０を断面Ｌ字状の取付部材２０に締結具１により連結固定するようになっている。鋼管１０は、一対の取付孔１１及び１２が対向するように配置されて形成されている。取付部材２０は、構造物の柱脚部等に固定されており、連結孔２１が形成されている。
【００１３】
締結具１は、ボルト部材２、ナット部材３及び筒状部材である鞘管４を備えており、この例では、ボルト部材２の頭部２ａ側には鋼管１０の外面に当接する座金部材である平座金５が取り付けられている。
【００１４】
ボルト部材２は、鋼管１０の取付孔１１及び１２並びに取付部材２０の連結孔２１に貫通して装着されており、ナット部材３は、ボルト部材２の雄ネジ部２ｂに締付固定されて鋼管１０を取付部材２０に連結固定するようになっている。鞘管４は、鋼管１０の内部においてボルト部材２の周囲に嵌装されており、ボルト部材２の頭部２ａ側の端部が取付孔１１を貫通して鋼管１０の外面に圧接する平座金５に当接するように設定されているとともにナット部材３側の端部が取付孔１２を貫通せずに鋼管１０の内面に当接するように設定されている。
【００１５】
この例では、鞘管４は、金属製で円筒状に形成されており、鞘管４の内径は雄ネジ部２ｂの外径よりも大きくなるように設定されている。そのため、雄ネジ部２ｂを鞘管４の内側に挿入して嵌装可能となっている。また、鞘管４の長さは、取付孔１１及び１２の間の間隔とほぼ同じ長さに設定されている。鋼管１０の取付孔１１及び１２は円形に形成されており、取付孔１１は雄ネジ部２ｂ及び鞘管４の外径よりも大きい径に設定されているとともに取付孔１２は雄ネジ部２ｂの外径よりも大きく鋼管４の外径よりも小さい径に設定されている。平座金５の中央に形成された円形の開口は、取付孔１２と同様に雄ネジ部２ｂの外径よりも大きく鋼管４の外径よりも小さい径に設定されている。
【００１６】
締結具１を取り付ける場合、ボルト部材２の雄ネジ部２ｂに平座金５及び鞘管４を挿着した状態で、取付孔１１から雄ネジ部２ｂを挿入していき、鞘管４も雄ネジ部２ｂとともに鋼管１０内に挿入されるようになる。そして、取付孔１２では、雄ネジ部２ｂは通過するものの鞘管４の端部が取付孔１２を通過せずに鋼管１０の内面に当接した状態となる。取付孔１２を通過した雄ネジ部２ｂの先端部は、取付部材２０の連結孔２１を通過して連結孔２１から突出した状態となる。
【００１７】
そして、雄ネジ部２ｂの突出した先端部にナット部材３を螺着し、ナット部材３を締付固定していくと、鞘管４は、ボルト部材２の頭部２ａ側の端部は平座金５に当接するとともにナット部材３側の端部は鋼管１０の内面に当接した状態で締め付けられていく。そのため、ナット部材３の締め付けで生じるボルト部材２の引張力による軸方向の力が鞘管４に加わるようになり、ナット部材３の締付固定によりボルト部材２に生じる軸力が鞘管４により保持されて締結具１の締付状態を保持することができる。その際に、鋼管１０に締付力が直接加わることがないため、鋼管１０が大きく変形することがない。
【００１８】
また、鞘管４の長さが取付孔１１及び１２の間の間隔とほぼ同じ長さに設定されているので、ナット部材３を締付固定した状態では、平座金５が鞘管４の端部に押圧されて頭部２ａ側の鋼管１０外面に圧接するとともに鞘管４の端部が取付孔１２の周囲の鋼管１０の内面に圧接するようになる。そのため、鋼管１０の外面及び内面にはボルト部材２に加わる軸力と同じ方向の力が加わるようになり、鋼管１０は、締結具１の軸力を維持した状態で取付部材２０に連結固定されるとともに連結状態を安定して保持することができるようになる。
【００１９】
ボルト部材２、ナット部材３、鞘管４及び平座金５は、機械部品や構造物の部材等を固定する公知の締結具に使用されるものであればよく、特に限定されない。また、平座金以外の皿座金等の座金部材を用いてもよく、座金部材を用いることなくボルト部材を直接鋼管に圧接して締付固定することもできる。
【００２０】
この例では、締結具１は、締付固定するとともに所定の軸力で連結固定することができるようになっており、具体的には、ナット部材３として所定の軸力を設定することができるものを用いている。
【００２１】
図２はナット部材３に関する平面図、図３はナット部材３に関する側面図及び図４はナット部材３に関する軸方向の断面図である。ナット部材３は、螺合部３０、外溝部３１、固着部３２、内溝部３３及び破断部３５が一体形成されており、中心部には中心軸Ｏの方向に沿って円形の装着孔３４が貫通するように穿設されている。この例では、中心軸Ｏに沿う軸方向が螺合方向と一致している。装着孔３４の内周面には雌ネジ部が形成されており、雌ネジ部は螺合部３０から固着部３２まで内周面全体にわたって形成されている。
【００２２】
螺合部３０はナット部材３の軸方向の一方の側に形成されており、固着部３２はナット部材３の軸方向の他方の側に形成されている。螺合部３０及び固着部３２は、外側面が六角形に成形されており、レンチ等の締付工具を嵌合してボルト部材２の雄ネジ部２ｂに螺合して締付動作が行えるようになっている。螺合部３０及び固着部３２の径方向の肉厚はほぼ同じ厚さに形成されており、軸方向の長さは螺合部３０が長くなるように設定されている。なお、螺合部３０及び固着部３２の長さは、同じ長さに設定するようにしてもよく、特に限定されない。
【００２３】
外溝部３１は、螺合部３０と固着部３２との間の部位の外周側において全周にわたって形成されており、内溝部３３は、固着部３２が形成された部位の内周側において全周にわたって形成されている。外溝部３１及び内溝部３３は、図２に示すように、軸方向にずれた位置において軸方向と直交する方向に沿って装着孔３４と同心円状となるように形成されている。そして、外溝部３１及び内溝部３３の間の部位に破断部３５が形成されている。
【００２４】
破断部３５は、内溝部３３と外溝部３１との間に全周にわたってリング状に一体形成されている。そして、破断部３５の幅及び肉厚は、外溝部３１及び内溝部３３の形成位置及び形状よって調整することができ、内溝部３３の溝底面の中心軸Ｏからの径及び外溝部３１の溝底面の中心軸Ｏからの径との差により破断部３５の径方向の幅を調整し、内溝部３３と外溝部３１との間の軸方向の間隔により破断部３５の肉厚を調整することができる。
【００２５】
そして、破断部３５の幅及び厚さは、ボルト部材２にナット部材３を螺合した状態で螺合部３０を締付工具により締め付けていき、所定の締付力以上が加わると破断するように調整されている。また、破断部３５の軸方向の肉厚は、外溝部３１の溝底面と装着孔３４の内周面に形成された雌ネジ部のネジ溝との間の間隔よりも薄肉となるように設定することで、締付動作の際に破断部３５が最初に確実に破断するようになる。そのため、破断部３５が破断する締付力を設定する際には、外溝部３１と装着孔３４のネジ溝との間の間隔についても破断部３５の肉厚に合わせて設定すればよい。また、外溝部３１の溝底面と装着孔３４の内周面との間の肉厚を内溝部３３側で薄く形成することで破断部３５において確実に破断させることができる。
【００２６】
また、外溝部３１の軸方向の幅は、装着孔３４の内周面に形成された雌ネジ部のネジ山１つ分の幅以上となるように設定されている。また、ネジ山１つ分が含まれる雌ネジ部のピッチ以上の長さに設定するようにしてもよい。
【００２７】
ナット部材３を締付固定する場合、螺合部３０を工具により回動させて締め付けていくと、破断部３５の周方向に加わるせん断応力が次第に大きくなって、せん断応力が破断部３５のせん断強度以上になると破断部３５が破断する。破断した場合の破断ラインは、破断部３５に沿ってリング状に形成され、軸方向に延びて外溝部３１及び内溝部３３が連通するようになり、螺合部３０及び固着部３２が分離した状態となる。
【００２８】
この場合、破断部３５のせん断強度を所定の締付力で破断するように幅及び肉厚を調整しておけば、螺合部３０とともに固着部３２に所定の締付力が加わって破断部３５が破断し、固着部３２は所定の締付力が加わった状態で保持されるようになる。そのため、破断後もボルト部材２には所定の締付力に対応する所定の軸力が保持された状態となる。
【００２９】
破断により固着部３２と分離した螺合部３０をボルト部材２にさらに螺入させていくと、外溝部３１の周囲に内溝部３３が嵌まり込むように収容されるようになる。また、破断部３５が破断した後には、破断部３５の残留部分が内溝部３３の内周側及び／又は外溝部３１の外周側に突出するように形成される。そのため、螺合部３０を強制的に螺入させていくと、内溝部３３と外溝部３１との間に破断部３５の残留部分が押し潰されながら外溝部３１の周囲に内溝部３３が強制的に嵌め込まれていき、内溝部３３の内周面が残留部分を介して外溝部３１を押圧するように作用する。
【００３０】
分離した螺合部３０をさらに締付工具で螺入させていき、螺合部３０の下面が固着部３２の上面に密着した状態になるまで締め付ける。図５は、螺合部３０及び固着部３２が密着した状態を示す断面図である。螺合部３０及び固着部３２が密着した状態になると、内溝部３３の溝底面の内側に外溝部の溝底面３１ａが嵌入した状態となって、外溝部の溝側面同士及び内溝部の溝側面同士が密着し、ダブルナット構造となって緩み止め効果を得ることができる。そのため、ナット部材３の破断部３５の破断時に設定されたボルト部材２の所定の軸力を長期間にわたって維持することが可能となる。また、内溝部３３の圧接による押圧力で外溝部３１に対応する装着孔３４のネジ山部分がボルト部材２のネジ溝部分に押し当てられて圧接した状態に保持されるので、固着部３２の戻り回転に対する抵抗が増加して優れた戻り止め効果を得ることができる。
【００３１】
また、螺合部３０及び固着部３２の外形は、締付工具が嵌合可能なように六角形状に形成されているため、締付工具で螺合部３０及び固着部３２を互いに逆方向に締め付けることで再度締め直すこともでき、部材を安定した締付固定状態に保持することが容易に行える。
【００３２】
以上説明したように、ボルト部材２にナット部材３を螺入していくことで、破断部３５が破断して螺合部３０が固着部３２から分離した状態となって所定の締付力に設定することができ、分離した状態からそのまま螺合部３０をさらに螺入させて固着部３２に圧接させることで、緩み止め効果及び戻り止め効果を得ることができる。したがって、鋼管１０を取付部材２０に所定の締付力で連結固定し、連結状態を安定して保持することが可能となる。
【００３３】
上述した例では、ナット部材３以外の公知のナット部材を用いることもでき、例えばダブルナットを用いて所定の軸力を設定することも可能である。また、管状部材として、鋼管以外の管状部材を用いて連結することもでき、例えば、樹脂製の管状部材の場合でも締付固定する際の変形を抑えながら連結固定状態を安定して保持することが可能となる。また、管状部材同士を連結する場合にも締付固定する際の変形を抑止して連結固定することもできる。
【符号の説明】
【００３４】
１・・・締結具、２・・・ボルト部材、３・・・ナット部材、４・・・鞘管、５・・・平座金、１０・・・鋼管、１１・・・取付孔、１２・・・取付孔、２０・・・取付部材、２１・・・連結孔、３０・・・螺合部、３１・・・外溝部、３２・・・固着部、３３・・・内溝部、３４・・・装着孔、３５・・・破断部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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