(57)【要約】【課題】角形鋼管の端部から角形鋼管が接合されるべき構造部材までの長さを調整可能とする機能を有し、ボルトナットの締結作業用空間を確保しつつ、加工度が低く、寸法精度の確保が容易で、保管性に優れた角形鋼管部材を構成可能とする部材を提供すること。【解決手段】筒状のジョイント本体１０の軸方向一端側に設けられ、角形鋼管５内に装入される断面角形状の装入部１１と、ジョイント本体１０の軸方向他端側に設けられ、その他端側端面に対してボルト孔３３が複数形成されたエンドプレート３１が固着されるプレート接合部１３とを備え、プレート接合部１３は、少なくとも上記ボルト孔３１の位置に対応した部位において、装入部１１よりもその内側に狭まって形成されていることを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のジョイント本体の軸方向一端側に設けられ、角形鋼管内に装入される断面角形状の装入部と、
上記ジョイント本体の軸方向他端側に設けられ、その他端側端面に対してボルト孔が複数形成されたエンドプレートが固着されるプレート接合部とを備え、
上記プレート接合部は、少なくとも上記ボルト孔の位置に対応した部位において、上記装入部よりもその内側に狭まって形成されていること
を特徴とする角形鋼管用金属製中空ジョイント。
【請求項２】
上記ジョイント本体は、一体的に成形されてなること
を特徴とする請求項１に記載の角形鋼管用金属製中空ジョイント。
【請求項３】
上記プレート接合部は、上記装入部がなす角形断面の四隅の角部に対応した部位において、当該装入部よりもその内側に狭まって形成されていること
を特徴とする請求項１又は２に記載の角形鋼管用金属製中空ジョイント。
【請求項４】
上記ジョイント本体の一端側端部において、上記装入部よりもその内側に狭まって形成された案内部を更に備えること
を特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の角形鋼管用金属製中空ジョイント。
【請求項５】
上記案内部の外周には、上記ジョイント本体の一端側端部に向かうにつれてその内側に徐々に狭まるようなテーパー面が形成されていること
を特徴とする請求項４に記載の角形鋼管用金属製中空ジョイント。
【請求項６】
上記装入部には、ねじ切り加工された貫通孔を有してその内側に向けて突出された筒状突起が形成されていること
を特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の角形鋼管用金属製中空ジョイント。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか１項に記載の金属製中空ジョイント二つをその軸方向の一端側端部を突き合わせた形状に成形可能なハイドロフォーム用分割金型内に金属管を配置し、
上記金属管に対して、軸押し及び液圧の付与によりハイドロフォーム成形を施し、
上記ハイドロフォーム成形された成形品をその軸方向に二分割すること
を特徴とする金属製中空ジョイントの製造方法。
【請求項８】
請求項１〜６の何れか１項に記載の金属製中空ジョイント二つをその軸方向の一端側端部を突き合わせた形状に成形可能なハイドロフォーム用分割金型内に金属管を配置し、
上記金属管に対して、軸押し及び液圧の付与によりハイドロフォーム成形を施し、
上記ハイドロフォーム成形後に得られた成形品に、上記分割金型に設けられた穿孔手段によって、穴あけ加工とともにバーリング加工を施し、
上記バーリング加工された成形品をその軸方向に二分割し、
上記分割された成形品のバーリング加工による貫通孔にねじ切り加工を施すこと
を特徴とする金属製中空ジョイントの製造方法。
【請求項９】
請求項１〜６の何れか１項に記載の金属製中空ジョイント二つをその軸方向の一端側端部を突き合わせた形状に成形可能なハイドロフォーム用分割金型内に金属管を配置し、
上記金属管に対して、軸押し及び液圧の付与によりハイドロフォーム成形を施し、
上記ハイドロフォーム成形後に得られた成形品に、上記分割金型に設けられた穿孔手段によって、穴あけ加工とともにバーリング加工を施し、
上記バーリング加工による貫通孔にねじ切り加工を施し、
上記ねじ切り加工された成形品をその軸方向に二分割すること
を特徴とする金属製中空ジョイントの製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜６の何れか１項に記載の金属製中空ジョイント二つをその軸方向の一端側端部を突き合わせた形状に成形可能なハイドロフォーム用分割金型内に金属管を配置し、
上記金属管に対して、軸押し及び液圧の付与によりハイドロフォーム成形を施し、
上記ハイドロフォーム成形後に得られた成形品に、上記分割金型に設けられた穿孔手段によって、穴あけ加工とともにバーリング加工を施しつつ当該バーリング加工による貫通孔に雌ねじ部材を埋め込み配置し、
上記バーリング加工された成形品をその軸方向に二分割すること
を特徴とする金属製中空ジョイントの製造方法。
【請求項１１】
請求項１〜６の何れか１項に記載の金属製中空ジョイントの装入部が、上記角形鋼管の端部にその軸方向にスライド可能に装入されるとともに、当該角形鋼管に対して固定されていること
を特徴とする角形鋼管部材。
【請求項１２】
上記金属製中空ジョイントは、溶接又はボルトにより、上記角形鋼管に対して固定されていること
を特徴とする請求項１１に記載の角形鋼管部材。
【請求項１３】
上記金属製中空ジョイントは鋼製であって、上記角形鋼管の側面に形成された溶接用孔と当該鋼製中空ジョイントとの境界を溶接することによって、上記角形鋼管に対して固定されていること
を特徴とする請求項１１に記載の角形鋼管部材。
【請求項１４】
上記金属製中空ジョイントは、着脱可能なボルトにより、上記角形鋼管に対して固定されていること
を特徴とする請求項１１に記載の角形鋼管部材。
【請求項１５】
上記金属製中空ジョイントは、当該金属製中空ジョイントの装入部に設けられ、内周面がねじ切り加工された雌ねじ孔と、上記角形鋼管の軸方向に延長されて当該角形鋼管に形成された長孔とを貫通するボルトのボルト接合により、上記角形鋼管に対して固定されていること
を特徴とする請求項１１に記載の角形鋼管部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、角形鋼管の端部と他の構造部材とを接合可能とする角形鋼管用金属製中空ジョイント、この金属製中空ジョイントの製造方法、及びこれを用いた角形鋼管部材とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、柱、梁、ブレースからなる鉄骨構造の建築構造物や、乗用車の車体、建設機械のキャビン等の機械構造物においては、これらを構成する構造部材として角形鋼管が広く用いられている。そして、従来から、この角形鋼管の端部に他の部材を取り付ける、又は様々な加工を施すことにより、角形鋼管の端部を他の構造部材に接合可能に構成された様々な角形鋼管部材が提案されている。
【０００３】
例えば、建築分野においては、下記のような角形鋼管部材が提案されている。
【０００４】
図２１（ａ）は、従来から提案されている角形鋼管部材１１０を他の構造部材１０３に接合した接合構造１００を示す斜視図であり、図２１（ｂ）は、その分解斜視図であり、図２１（ｃ）はその平面断面図である。この角形鋼管部材１１０は、角形鋼管１０１の両端に対して、角形鋼管１０１の断面形状に対応した形状からなる正方形状の接合プレート１０５と、Ｌ字状の一対のアングル部材１０７と、複数のボルト孔１０９ａが形成されたエンドプレート１０９とが溶接により順に固着されて構成されている。この角形鋼管部材１１０は、エンドプレート１０９をＨ形鋼からなる構造部材１０３に対してボルト接合することにより、構造部材１０３に対して接合されている。
【０００５】
ここで、一対のアングル部材１０７は、平面視において十字形とされるように配置されている。これによって、接合プレート１０５とエンドプレート１０９との間には、ソケットレンチやインパクトレンチ等の締結工具の一部を配置可能な締結作業用空間１１１が形成されることになる。これにより、角形鋼管１０１や構造部材１０３の大きさに対してエンドプレート１０５の大きさを大きくできない場合でも、ボルトナットの締結作業を行う締結作業用空間１１１の確保が可能となっている。
【０００６】
また、この他にも、例えば、特許文献１に開示のように、角形鋼管からなる柱の端部を、スウェージング加工により小径に絞り込み、これを断面円形とすることにより、柱の端部の外側にボルトナットの締結作業を行う締結作業用空間を形成させた角形鋼管部材が提案されている。
【０００７】
また、特許文献２においては、角形鋼管からなる柱の端部を、断面略十字状等の所定形状となるようにプレス加工により圧潰し、柱の端部の外側にボルトナットの締結作業用空間を形成させた角形鋼管部材が提案されている。
【０００８】
また、機械分野においては、例えば、特許文献３に示すような、断面角形に形成されたサイドメンバとバンパーとを接合する接合構造が開示されている。この接合構造においては、開口されたサイドメンバの前端部にバンパーブラケットが固着され、このバンパーブラケットをバンパーに対してボルト接合することにより、サイドメンバとバンパーとを接合している。
【０００９】
【特許文献１】実開平３−１１５７１７号公報
【特許文献２】特開平１０−２９２５５６号公報
【特許文献３】特開平１０−２５０５０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、図２１に示される角形鋼管部材１１０は角形鋼管１０１と一対のアングル部材１０７との間で断面が不連続になるため、接合プレート１０５を介してはいても応力集中が発生し、角形鋼管の性能を十分に発揮できない。また、一対のアングル部材１０７の全周を溶接するには入り組んだ溶接をする必要があるので手間がかかるとともに、接合プレート１０５に溶接によるひずみが発生する可能性もあり、仕上がり精度の確保が困難になる。
【００１１】
また、特許文献１、２に開示の技術を用いた場合、角形鋼管部材の断面を変化させながら軸方向の長さを調整する必要があり、しかもその端面をエンドプレートに溶接するには平面を出す必要があるため、現実的には端面の仕上げ加工が必要となり、加工に手間がかかる。
【００１２】
また、特許文献３に開示の技術を用いた場合も同様に、サイドメンバの端部からバンパーまでの間隔が合わない場合に、サイドメンバをバンパーに対して正確に接合することができず、車体の組立作業が困難となる場合が考えられる。
【００１３】
また、特許文献１〜３に開示の技術を用いた場合、角形鋼管を部材長さに合わせて精密に加工する必要があるため、外部で加工したものを用いるときは数量管理が必要となり、様々な長さの材料をストックする必要が生じ、保管性の点で優れたものとはいえず、角形鋼管を自社で加工するのであれば、手間がかかり、廃材の発生により環境に負荷が掛かるという問題点がある。
【００１４】
即ち、従来においては、ボルトナットの締結作業用空間を確保しつつ、加工度が低く、寸法精度の確保が容易で、保管性に優れた角形鋼管部材は提案されていなかった。
【００１５】
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、角形鋼管の端部と他の構造部材とを接合可能とする部材であって、角形鋼管の端部からこの角形鋼管が接合されるべき構造部材までの長さを調整可能とする機能を有し、更に、ボルトナットの締結作業用空間を確保可能しつつ、加工度が低く、寸法精度の確保が容易で、保管性に優れた角形鋼管部材を構成可能とする角形鋼管用金属製中空ジョイント、これの製造方法及びこれを用いた角形鋼管部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明者は、上述した課題を解決するために、鋭意検討の末、下記の発明を案出した。
【００１７】
請求項１に係る角形鋼管用金属製中空ジョイントは、筒状のジョイント本体の軸方向一端側に設けられ、角形鋼管内に装入される断面角形状の装入部と、上記ジョイント本体の軸方向他端側に設けられ、その他端側端面に対してボルト孔が複数形成されたエンドプレートが固着されるプレート接合部とを備え、上記プレート接合部は、少なくとも上記ボルト孔の位置に対応した部位において、上記装入部よりもその内側に狭まって形成されていることを特徴とする。
【００１８】
請求項２に係る角形鋼管用金属製中空ジョイントは、請求項１に係る発明において、上記ジョイント本体は、一体的に成形されてなることを特徴とする。
【００１９】
請求項３に係る角形鋼管用金属製中空ジョイントは、請求項１又は２に係る発明において、上記プレート接合部は、上記装入部がなす角形断面の四隅の角部に対応した部位において、当該装入部よりもその内側に狭まって形成されていることを特徴とする。
【００２０】
請求項４に係る角形鋼管用金属製中空ジョイントは、請求項１〜３の何れか１項に係る発明において、上記ジョイント本体の一端側端部において、上記装入部よりもその内側に狭まって形成された案内部を更に備えることを特徴とする。
【００２１】
請求項５に係る角形鋼管用金属製中空ジョイントは、請求項４に係る発明において、上記案内部の外周には、上記ジョイント本体の一端側端部に向かうにつれてその軸心側に徐々に狭まるようなテーパー面が形成されていることを特徴とする。
【００２２】
請求項６に係る角形鋼管用金属製中空ジョイントは、請求項１〜５の何れか１項に係る発明において、上記装入部には、ねじ切り加工された貫通孔を有してその内側に向けて突出された筒状突起が形成されていることを特徴とする。
【００２３】
請求項７に係る金属製中空ジョイントの製造方法は、請求項１〜７の何れか１項に記載の金属製中空ジョイント二つをその軸方向の一端側端部を突き合わせた形状に成形可能なハイドロフォーム用分割金型内に金属管を配置し、上記金属管に対して、軸押し及び液圧の付与によりハイドロフォーム加工を施し、上記ハイドロフォーム加工された成形品をその軸方向に二分割することを特徴とする。
【００２４】
請求項８に係る金属製中空ジョイントの製造方法は、請求項１〜６の何れか１項に記載の金属製中空ジョイント二つをその軸方向の一端側端部を突き合わせた形状に成形可能なハイドロフォーム用分割金型内に金属管を配置し、上記金属管に対して、軸押し及び液圧の付与によりハイドロフォーム加工を施し、上記ハイドロフォーム加工後に得られた成形品に、上記分割金型に設けられた穿孔手段によって、穴あけ加工とともにバーリング加工を施し、上記バーリング加工された成形品をその軸方向に二分割し、上記分割された成形品のバーリング加工による貫通孔にねじ切り加工を施すことを特徴とする。
【００２５】
請求項９に係る金属製中空ジョイントの製造方法は、請求項１〜６の何れか１項に記載の金属製中空ジョイント二つをその軸方向の一端側端部を突き合わせた形状に成形可能なハイドロフォーム用分割金型内に金属管を配置し、上記金属管に対して、軸押し及び液圧の付与によりハイドロフォーム加工を施し、上記ハイドロフォーム加工後に得られた成形品に、上記分割金型に設けられた穿孔手段によって、穴あけ加工とともにバーリング加工を施し、上記バーリング加工による貫通孔にねじ切り加工を施し、上記ねじ切り加工された成形品をその軸方向に二分割することを特徴とする。
【００２６】
請求項１０に係る金属製中空ジョイントの製造方法は、請求項１〜６の何れか１項に記載の金属製中空ジョイント二つをその軸方向の一端側端部を突き合わせた形状に成形可能なハイドロフォーム用分割金型内に金属管を配置し、上記金属管に対して、軸押し及び液圧の付与によりハイドロフォーム加工を施し、上記ハイドロフォーム加工後に得られた成形品に、上記分割金型に設けられた穿孔手段によって、穴あけ加工とともにバーリング加工を施しつつ当該バーリング加工による貫通孔に雌ねじ部材を埋め込み配置し、上記バーリング加工された成形品をその軸方向に二分割することを特徴とする。
【００２７】
請求項１１に係る角形鋼管部材は、請求項１〜６の何れか１項に記載の金属製中空ジョイントの装入部が、上記角形鋼管の端部にその軸方向にスライド可能に装入されるとともに、当該角形鋼管に対して固定されていることを特徴とする。
【００２８】
請求項１２に係る角形鋼管部材は、請求項１１に係る発明において、上記金属製中空ジョイントは、溶接又はボルトにより、上記角形鋼管に対して固定されていることを特徴とする。
【００２９】
請求項１３に係る角形鋼管部材は、請求項１１に係る発明において、上記金属製中空ジョイントは鋼製であって、上記角形鋼管の側面に形成された溶接用孔と当該鋼製中空ジョイントとの境界を溶接することによって、上記角形鋼管に対して固定されていることを特徴とする。
【００３０】
請求項１４に係る角形鋼管部材は、請求項１１に係る発明において、上記金属製中空ジョイントは、着脱可能なボルトにより、上記角形鋼管に対して固定されていることを特徴とする。
【００３１】
請求項１５に係る角形鋼管部材は、請求項１１に係る発明において、上記金属製中空ジョイントは、当該金属製中空ジョイントの装入部に設けられ、内周面がねじ切り加工された雌ねじ孔と、上記角形鋼管の軸方向に延長されて当該角形鋼管に形成された長孔とを貫通するボルトのボルト接合により、上記角形鋼管に対して固定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３２】
請求項１に係る発明によれば、角形鋼管に対してその軸方向にスライド可能に装入されるため、金属製中空ジョイントの角形鋼管の端部からの突出長さを調整することが可能となっており、金属製中空ジョイントが取り付けられた角形鋼管部材の軸方向長さの寸法精度の確保が容易になると共に、仕上げ長さ１つ１つに対して角形鋼管長さを調整する精密加工の必要がなくなるため、注文、あるいはストックする角形鋼管の寸法を集約できるため保管性が高まり、また廃材を減らすことで環境負荷を低減できる。また、角形鋼管と金属性中空ジョイントは同様な中空の角形断面であるため、溶接線の増加や応力集中の影響を抑えることが可能となる。また、請求項１に係る金属製中空ジョイントは、ボルトナットの締結作業用空間を比較的広く得つつも、軸心の外側に広く断面を確保可能な形状とされている。また、角形鋼管の端部にこれとは別部材の金属性中空ジョイントを装入させる構成としていることから、金属製中空ジョイントのみを高強度薄肉化させることができ、これによって金属製中空ジョイントを軽量化させて角形鋼管部材や、角形鋼管部材を有する構造物全体の軽量化を図ることが可能となる。また、本発明における金属製中空ジョイントは、これが取り付けられた角形鋼管部材が、エンドプレート以外に外側に突出した部材がないので、仕上げ材等を取り付ける際の障害とならず、設計の自由度を向上させることが可能となっている。
【００３３】
請求項２に係る発明によれば、溶接を用いない一体成形により得られているため、溶接歪みによる仕上がり寸法精度、強度への悪影響がなく、また、外観において切断線等がないことから意匠性の観点からも優れている。
【００３４】
請求項３に係る発明によれば、プレート接合部の断面二次モーメントを比較的大きく確保しつつも、締結作業用空間を四箇所確保することが可能となる。
【００３５】
請求項４に係る発明によれば、案内部により金属製中空ジョイントが角形鋼管に対して案内されることになり、金属製中空ジョイントの装入作業が容易となる。
【００３６】
請求項５に係る発明によれば、金属製中空ジョイントの装入作業が更に容易なものとなる。
【００３７】
請求項６に係る発明によれば、板厚の薄い金属製中空ジョイントでもボルトとの螺合長さを確保可能となる。
【００３８】
請求項７に係る発明によれば、他の成形方法により製造した場合と比べて、本発明に係る金属製中空ジョイントのような複雑形状のものであっても容易に製造することができる。また、一組の分割金型のキャビティから二つの金属製中空ジョイントを得ることができ、量産性に優れたものとなっている。また、ハイドロフォーム成形の特性上、金属製中空ジョイントの装入部よりもプレート接合部の板厚の方を厚くすることが可能となるため、エンドプレートへの溶接によるひずみを抑えることができる。
【００３９】
請求項１３に係る発明によれば、溶接姿勢、習熟度による品質のばらつきを抑えることが可能となる。
【００４０】
請求項１４に係る発明によれば、金属製中空ジョイントと角形鋼管とを別管理する必要がなくなり、保管性に優れたものとなる。
【００４１】
請求項１５に係る発明によれば、金属製中空ジョイントの突出長さの調整範囲が広がっており、角形鋼管と金属製中空ジョイントとをより確実に固定することが可能となっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、本発明を実施するための最良の形態として、角形鋼管の端部と他の構造部材とを接合可能とする金属製中空ジョイントについて、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００４３】
まず、本発明を適用した金属製中空ジョイントの第１の実施形態について説明する。
【００４４】
図１は、本発明を適用した金属製中空ジョイント１により、Ｈ形鋼からなる構造部材３と角形鋼管５の端部５ａとを接合した接合構造２を示す斜視図である。本発明の金属製中空ジョイント１を用いた接合構造２は、異なる二方向に延長されてなる構造部材のうちの、一方の構造部材として構成される角形鋼管５の端部５ａと他方の構造部材３とが交差する交差部９において用いられるものである。
【００４５】
この角形鋼管５と接合される他方の構造部材３は、金属製中空ジョイント１に取り付けられるエンドプレート３１を当接させてこれらをボルト接合可能なものから構成されていればよい。この他方の構造部材３としては、例えば、Ｈ形鋼、Ｌ形鋼、Ｃ形鋼、ボックス形鋼等の各種断面形状からなる形鋼部材や、鋼板等の板状部材が挙げられる。
【００４６】
本発明に係る金属製中空ジョイント１は、このような角形鋼管５と構造部材３とを有する構造物であれば、建築構造物、機械構造物等を問わず、いかなるものに適用してもよい。本発明の適用の対象となる構造物について例示すると、例えば、柱、梁、ブレース等を有する鉄骨造の建築構造物や、ピラー、メンバ、バンパー等を有する乗用車、建設機械の車体のような骨組構造の機械構造物が挙げられる。
【００４７】
本実施形態においては、角形鋼管５が鉛直方向に延長された柱部材として配置され、構造部材３が上下に間隔を空けて設けられ、水平方向に延長された梁部材として配置された建築構造物に金属製中空ジョイント１を用いる場合を例にとって説明する。
【００４８】
金属製中空ジョイント１が取り付けられて構成される角形鋼管部材７は、図１に示すように、断面角形状の角形鋼管５と、角形鋼管５の両側の端部５ａに取り付けられる金属製中空ジョイント１とを備えるものである。
【００４９】
図２は、角形鋼管部材７の端部７ａの拡大斜視図であり、図３は、その分解斜視図である。図４は、本発明を適用した金属製中空ジョイント１の第１実施形態を示しており、図４（ａ）はその斜視図、（ｂ）はその平面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図を示している。図５は、図２における平面図を示している。
【００５０】
金属製中空ジョイント１は、図４に示すように、全体として筒状に形成されたジョイント本体１０からなるものであり、ジョイント本体１０の軸方向の一端側１０ａに設けられた装入部１１と、ジョイント本体１０の軸方向の他端側１０ｂに設けられたプレート接合部１３と、装入部１１とプレート接合部１３との間に設けられた縮径部１７とを備えている。金属製中空ジョイント１は、後述のハイドロフォーム成形、プレス成形等によって成形されるものである。金属製中空ジョイント１は、成形加工が可能であれば特にその材質について限定するものではなく、例えば、鋼、アルミ、チタン等の金属から構成される。
【００５１】
この金属製中空ジョイント１は、図４（ａ）に示すような、ジョイント本体１０の一端側１０ａ端部から他端側１０ｂにかけての範囲Ｒ１の部位の断面形状と、ジョイント本体１０の他端側１０ｂ端部から一端側１０ａにかけての範囲Ｒ３の部位の断面形状とがほぼ一様とされている。この範囲Ｒ１の部位と範囲Ｒ３の部位との間に位置する範囲Ｒ２の部位の形状は、ジョイント本体１０の一端側１０ａから他端側１０ｂに向かうにつれて、範囲Ｒ１の部位の断面形状から範囲Ｒ３の部位の断面形状に近づくように、徐々に軸心Ｇに向けて狭まって形成されている。図４の例では、この範囲Ｒ２の部位において、範囲Ｒ１の角形断面の角部１２ａから範囲Ｒ３の角形断面の側面部１４ｂに近づくように、傾斜面１６が形成され、範囲Ｒ３の角形断面の角部１４ａから範囲Ｒ１の角形断面の側面部１２ｂにかけては略同一平面上に位置するように形成されている。本明細書においては、この範囲Ｒ１の部位を装入部１１とし、範囲Ｒ２の部位を縮径部１７とし、範囲Ｒ３の部位をプレート接合部１３として扱う。
【００５２】
プレート接合部１３には、図２、図３に示すように、その他端側１０ｂの端面１３ａに対して、複数のボルト孔３３が形成された鋼板等からなる平板状のエンドプレート３１の一面側が突き合わされ、これらが溶接等によって固着されることになる。エンドプレート３１も、例えば、鋼、アルミ、チタン等の金属から構成される。
【００５３】
金属製中空ジョイント１は、図２、図３に示すように、その装入部１１を角形鋼管５の端部５ａの開口に装入することによって用いられ、装入後において、後述の固定構造により角形鋼管５に対して固定される。
【００５４】
装入部１１は、図４（ｃ）、図５に示すように、角形鋼管５の形状に応じた形状とされている。具体的には、装入部１１は、角形鋼管５に対して装入可能となるように、角形鋼管５の内形と略同一の外形となる断面角形状に形成されている。換言すると、角形鋼管５の断面形状と装入部１１の断面形状とはほぼ同様の角形断面とされていることになる。
【００５５】
装入部１１は、これを角形鋼管５内に装入した場合において、装入部１１の角形断面の各辺が角形鋼管５の内周面に接触していてもよいし、接触していなくもよい。装入部１１の角形断面の各辺が角形鋼管５の内周面に接触していない場合で、金属製中空ジョイント１と角形鋼管５とを後述の溶接により固定する場合、その間に生じる隙間を溶接によって埋めるようにしてもよい。
【００５６】
プレート接合部１３は、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、装入部１１の角形断面がなす角部１２ａから、ジョイント本体１０の軸心Ｇを中心として略４５度回転させた位置に角部１４ａを有する断面角形状に形成されている。なお、本実施形態では、装入部１１とプレート接合部１３との何れの断面形状も略正方形状に形成されている。
【００５７】
プレート接合部１３は、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、所定部位において、装入部１１よりもその内側に狭まって形成されている。これは、図４（ｃ）に示すように、ジョイント本体１０の軸方向から見た場合におけるプレート接合部１３の断面外形が、装入部１１の断面外形よりも小さくなるように、その装入部１１の断面外形よりもジョイント本体１０の軸心Ｇに向けて狭まって形成されていることを意味している。
【００５８】
このように形成された金属製中空ジョイント１は、図６（ａ）に示すように、その装入部１１側からジョイント本体１０を角形鋼管５内に装入した場合に、ジョイント本体１０の装入部１１の外周よりも外側に突出した部分がないことから、角形鋼管５の軸方向にスライド可能に装入されることになる。
【００５９】
このプレート接合部１３の狭まって形成されている部位は、図５に示すように、エンドプレート３１に形成されているボルト孔３３に対応した部位とされている。本実施例では、略正方形状のエンドプレート３１の四隅の角部近傍にボルト孔３３が形成されており、このボルト孔３３近傍にスペースが設けられるように、プレート接合部１３が装入部１１よりも内側に狭まって形成されている。
【００６０】
これにより、図２、図５に示すように、エンドプレート３１と縮径部１７の傾斜面１６との間において、エンドプレート３１のボルト孔３３へ挿通されるボルトや、これに螺合されるナットの締結作業を容易とする締結作業用空間１８が形成されることになる。この締結作業用空間１８では、ボルトナットの締結作業時において、作業員がボルトナットを手動で配置するのに利用したり、ソケットレンチやインパクトレンチのソケットのような締結工具の一部を配置したりすることができる。
【００６１】
このプレート接合部１３の形状が狭まる度合いは、狭まることにより設けられるスペースで、エンドプレート３１のボルト孔３３で用いられるボルトナットの締結作業が可能となる程度に調整されていればよい。
【００６２】
このような構成からなる金属製中空ジョイント１を用いて、Ｈ形鋼からなる構造部材３と角形鋼管５の端部５ａとを接合する場合の作業手順の一例について説明する。
【００６３】
まず、工場にて、金属製中空ジョイント１のプレート接合部１３の端面１３ａにエンドプレート３１を固着しておく。次に、接合しようとする角形鋼管５の両端に対してこの金属製中空ジョイント１の装入部１１を装入する。この後、これら金属製中空ジョイント１を角形鋼管５の軸方向にスライドさせて、角形鋼管５の端部５ａからの金属製中空ジョイント１の突出長さを、角形鋼管５の端部５ａからこれを接合すべき構造部材３までの間隔に対応させて調整して、後述の固定構造により金属製中空ジョイント１を固定する。そして施工現場ににてエンドプレートと構造部材３のフランジ３ａとをボルト接合して、構造部材３と角形鋼管５とが接合されることになる。
【００６４】
このような構成からなる金属製中空ジョイント１の作用効果について説明する。
【００６５】
本発明における金属製中空ジョイント１は、図６（ａ）に示すように、角形鋼管５に対してその軸方向にスライド可能に装入されるため、金属製中空ジョイント１の角形鋼管５の端部５ａからの突出長さを調整することが可能となっている。このため、角形鋼管５の端部５ａからこれを接合すべき構造部材３までの間隔に対応させて、角形鋼管部材７の仕上げ長さを調整することが可能となっている。このため、角形鋼管部材７の軸方向長さの寸法精度の確保が容易になるとともに、仕上げ長さ一つ一つに対して、角形鋼管５の長さを調整する精密加工の必要がなくなるため、注文或いはストックする角形鋼管５の寸法を集約することができ、保管性が高まることになる。また、金属製中空ジョイント１の角形鋼管５の端部５ａからの突出長さを調整することが可能となったことにより、事前に工場で長さを調整する場合だけでなく、既存建物の耐震補強をする場合など、施工現場にて長さの調整が必要な場合は容易に対応が可能となる。
【００６６】
また、本発明における金属製中空ジョイント１は、金属製中空ジョイント１の装入部１１とこれが装入される角形鋼管５とがほぼ同様の中空の角形断面であるため、溶接線の増加や応力集中の影響を抑えることが可能となる。
【００６７】
また、本発明における金属製中空ジョイント１は、筒状に形成されているジョイント本体１０のプレート接合部１３が、エンドプレート３１のボルト孔３３の位置に対応した部位において、装入部１１よりもその内側に狭まって形成されており、これによって、エンドプレート３１と縮径部１７の傾斜面１６との間においてボルトナットの締結作業用空間１８が形成された構成とされている。このように構成された金属製中空ジョイント１は、ボルトナットの締結作業用空間１８を比較的広く得つつも、軸心Ｇの外側に広く断面を確保可能な形状とされている。また、角形鋼管５の端部５ａにこれとは別部材の金属製中空ジョイント１を装入させる構成とされていることから金属製中空ジョイント１のみを高強度薄肉化させることができる。これによって、金属製中空ジョイント１を軽量化させて角形鋼管部材７や、角形鋼管部材７を有する構造物全体の軽量化を図ることが可能となる。
【００６８】
また、本発明における金属製中空ジョイント１は、これが取り付けられた角形鋼管部材７が、図２１に示される角形鋼管部材１１０よりも部材数が少ないうえ、少ない溶接回数で組立作業が完了するため、作業に要する期間、費用の点から優れたものとなっている。また、本発明における金属製中空ジョイント１は、これが取り付けられた角形鋼管部材７が、エンドプレート３１以外に外側に突出した部材がないので、仕上げ材等を取り付ける際の障害とならず、設計の自由度を向上させることが可能となっている。
【００６９】
因みに、角形鋼管５と金属製中空ジョイント１は同一で角形鋼管部材７の長さ寸法に対応させる場合、例えば、図６（ｂ）、図６（ｃ）に示すように、角形鋼管５の長さはそのままで、金属製中空ジョイント１の挿入長さを変えることで、角形鋼管部材７の長さ寸法に対応させることができる。
【００７０】
次に、本発明を適用した金属製中空ジョイントの第２実施形態〜第４実施形態について説明する。なお、上述した構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付すことにより以下での説明を省略する。
【００７１】
図７は、第２実施形態の金属製中空ジョイント１Ａを示しており、図７（ａ）はその斜視図、（ｂ）はその平面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図を示している。
【００７２】
金属製中空ジョイント１Ａは、第１実施形態として図４で示される金属製中空ジョイント１と比較して、プレート接合部１３の断面形状が断面円形状に形成されている点において相違している。本実施形態での金属製中空ジョイント１Ａにおけるプレート接合部１３は、図７（ｃ）に示すように、その円形断面がなす円の直径が、装入部１１の正方形状の角形断面がなす側辺の長さより若干短くなるようにされている。
【００７３】
図８は、第３実施形態の金属製中空ジョイント１Ｂを示しており、図８（ａ）はその斜視図、（ｂ）はその平面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図を示している。
【００７４】
金属製中空ジョイント１Ｂは、第１実施形態として図４で示される金属製中空ジョイント１と比較して、プレート接合部１３の断面形状が相違している。具体的には、金属製中空ジョイント１Ｂのプレート接合部１３は、断面角形状に形成されており、その角形断面がなす角部１４ａ間に形成される側面部１４ｂが、内側に湾曲して凹むように形成されている。
【００７５】
図９は、第４実施形態の金属製中空ジョイント１Ｃを示しており、図９（ａ）はその斜視図、（ｂ）はその平面図、（ｃ）は（ａ）のＤ−Ｄ線断面図を示している。
【００７６】
金属製中空ジョイント１Ｃは、第１実施形態として図４で示される金属製中空ジョイント１と比較して、装入部１１及びプレート接合部１３の断面形状が相違している。具体的には、金属製中空ジョイント１Ｃの装入部１１の断面形状は、略長方形状に形成されており、更に、そのプレート接合部１３の断面形状は、略菱形状に形成されている。なお、金属製中空ジョイント１Ｃは、装入部１１の長方形断面がなす弱軸方向とプレート接合部１３の菱形断面がなす長辺側の対角線の延長方向とが略同一となるような形状とされている。
【００７７】
これらの第２実施形態〜第４実施形態に示される金属製中空ジョイント１Ａ、１Ｂ、１Ｃは、何れも装入部１１がなす角形断面の四隅の角部１２ａの上側にエンドプレート３１のボルト孔３３が配置され、図５に示すような態様で金属製中空ジョイント１Ａ、１Ｂ、１Ｃを用いることを前提としている。これらの金属製中空ジョイント１Ａ、１Ｂ、１Ｃのプレート接合部１３は、何れも、ボルト孔３１に対応した部位において、装入部１１よりもその内側に狭まって形成されており、これにより、エンドプレート３１と縮径部１７の傾斜面１６との間において締結作業用空間１８が形成されることになる。
【００７８】
本発明に係る金属製中空ジョイント１は、プレート接合部１３の形状が、少なくともボルト孔３３の位置に対応した部位において、装入部１１よりも内側に狭まって形成されていればよく、ボルト孔３３と対応していない部位においても、装入部１１よりも内側に狭まって形成されていてもよい。このため、プレート接合部１３の断面形状については、上述の形状に特に限定するものではなく、断面三角形状、断面多角形状、断面半円形状、断面不定形状等の如何なるものであってもよい。
【００７９】
なお、第１実施形態〜第４実施形態の金属製中空ジョイント１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃのように、プレート接合部１３は、装入部１１がなす角形断面の四隅の角部１２ａに対応した部位において、その装入部１１よりも内側に狭まって形成されていることが好ましい。これにより、プレート接合部１３の断面二次モーメントを比較的大きく確保しつつも、締結作業用空間１８を四箇所確保することが可能となる。
【００８０】
なお、第１実施形態から第４実施形態における金属製中空ジョイント１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃの寸法の例について説明すると、第１実施形態における金属製中空ジョイント１は、図４（ｂ）に示される装入部１１が一辺５２ｍの略正方形状で、プレート接合部１３が一辺３６ｍｍの略正方形状で、図４（ａ）に示されるジョイント本体１０の一端側１０ａ端部からの装入部１１の高さが５０ｍｍで、ジョイント本体１０の一端側１０ａ端部から他端側１０ｂ端部までの高さが１０５ｍｍである。第２実施形態における金属製中空ジョイント１Ａは、図７（ｂ）に示されるプレート接合部１３が直径５０ｍｍの略円形状である以外は、第１実施形態の金属製中空ジョイント１と同じである。第３実施形態における金属製中空ジョイント１Ｂは、図８（ｂ）に示されるプレート接合部１３の断面形状がなす最狭幅部の長さＬ２が３５ｍｍである以外は、第１実施形態の金属製中空ジョイント１とほぼ同じである。第４実施形態における金属製中空ジョイント１Ｃは、図９（ｂ）に示される装入部１１が５０ｍｍ×８０ｍｍの略長方形状で、プレート接合部１３の菱形断面がなす長辺側の対角線が６０ｍｍで、その短辺側の対角線が４５ｍｍで、図９（ａ）に示されるジョイント本体１０の一端側１０ａ端部からの装入部１１の高さが３０ｍｍで、ジョイント本体１０の一端側１０端部から他端側１０ｂまでの高さが１０５ｍｍである。これら寸法は、あくまで一例として示したものであり、本発明に係る金属製中空ジョイント１は、これら寸法に限定されないのは勿論である。
【００８１】
次に、上述のような構成からなる金属製中空ジョイント１の製造方法について説明する。
【００８２】
本発明に係る金属製中空ジョイント１は、例えば、ハイドロフォーム成形、プレス成形等により製造されるが、ハイドロフォーム成形のような一体成形により製造することが好ましい。以下においては、ハイドロフォーム成形により図７に示される金属製中空ジョイント１Ａを製造する方法の一例について説明する。
【００８３】
図１０（ａ）は、本発明における金属製中空ジョイント１Ａの製造方法を実現可能とするハイドロフォーム成形装置５０の構成を模式的に示した側面断面図である。
【００８４】
ハイドロフォーム成形装置５０は、一組のハイドロフォーム用分割金型５１、５２と、分割金型５１及び分割金型５２間に配置される素材管５７を両端から軸押し可能とする軸押しパンチ５５とを備えている。なお、本明細書においては、上側に配置される分割金型５１を上金型５１とし、下側に配置される分割金型５２を下金型５２として説明する。また、ここでいう素材管５７とは、ハイドロフォーム成形後に得られる成形品の素材となる鋼管、アルミ管、チタン管等の金属管のことをいう。
【００８５】
上金型５１及び下金型５２は、ハイドロフォーム成形により素材管５７を所定形状にするためのキャビティ５３が設けられている。本例においては、このキャビティ５３によって素材管５７が、図７に示される金属製中空ジョイント１Ａを二つ直列に配置し、その軸方向の一端側１０ａ端部を突き合わせた形状に成形可能となるように、キャビティ５３の形状が調整されている。なお、図１１においては、この上金型５１及び下金型５２を用いて成形されたハイドロフォーム成形品６１の形状の側面断面図を示している。得られるハイドロフォーム成形品６１は、その軸方向中心の両側が対称となるような形状とされている。
【００８６】
キャビティ５３は、素材管５７の両端側に対応する位置に設けられる半円形凹部５３ａと、素材管５７の中央部に対応する位置に設けられる方形凹部５３ｂと、半円形凹部５３ａと方形凹部５３ｂとの間に設けられ、半円形凹部５３ａから方形凹部５３ｂに向かうにつれて形状が半円形から方形に近づくように滑らかに拡開される拡開凹部５３ｃとを備えて構成されている。
【００８７】
このハイドロフォーム成形装置５０によって金属製中空ジョイント１Ａを製造する場合、まず、素材管５７を下金型５２のキャビティ５３内に素材管５７を配置して、上金型５１を下降させて蓋を閉める。次に、図１０（ｂ）に示すように、図示しない圧力媒体充填手段により、例えば水のような圧力媒体５９を素材管５７内に充填して、その圧力媒体５９により素材管５７の内側から外側に向けて液圧を負荷するととともに、素材管５７の両端から軸押しパンチ５５によって素材管５７を軸押しして圧縮荷重を負荷して、軸押し及び液圧の付与によるハイドロフォーム成形を施す。
【００８８】
図１０（ｃ）は、図１０（ｂ）のＥ−Ｅ線断面図、Ｇ−Ｇ線断面図を示し、図１０（ｄ）は、図１０（ｂ）のＦ−Ｆ線断面図を示している。この図に示すように、ハイドロフォーム成形により、素材管５７の両端側は、上金型５１及び下金型５２のキャビティ５３の半円形凹部５３ａにより断面円形状に形成され、素材管５７の中央部は、キャビティ５３の方形凹部５３ｂにより断面角形状に形成されることになる。
【００８９】
次に、図１１に示すように、ハイドロフォーム成形により得られたハイドロフォーム成形品６１をその軸方向の中央で二分割されるように、一点鎖線で示した切断線Ｌ１に沿って切断する。これによって、金属製中空ジョイント１Ａが二つ得られることになる。
【００９０】
上述のように、ハイドロフォーム成形により本発明に係る金属製中空ジョイント１を製造する場合、他の成形方法により製造した場合と比べて、本発明に係る金属製中空ジョイント１のような複雑形状のものであっても容易に製造することができる。また、本発明に係る金属製中空ジョイント１は、溶接を用いない一体成形により得られているため、溶接歪みによる仕上がり寸法精度、強度への悪影響がなく、また、外観に切断線等がないことから意匠性の観点からも優れている。
【００９１】
また、軸方向中心の両側で対称となるような形状のハイドロフォーム成形品６１を、その軸方向の中央で二分割されるように切断して二つの金属製中空ジョイント１を得る場合、一組の上金型５１及び下金型５２のキャビティ５３から同一形状の二つの金属製中空ジョイント１を得ることができ、量産性に優れたものとなっている。また、この場合、ハイドロフォーム成形の特性上、素材管５７の中央側よりも両端側の方が板厚を厚くすることができることから、金属製中空ジョイント１の装入部１１よりもプレート接合部１３の板厚の方を厚くすることが可能となるため、エンドプレート３１への溶接によるひずみを抑えることができる。
【００９２】
因みに、軸方向中心の両側で対称となるような形状のハイドロフォーム成形品６１を、軸方向中心以外の部位でその軸方向に二分割されるように切断して、異なる高さの二つの金属製中空ジョイント１を得ることとしてもよい。この場合、金属製中空ジョイント１の装入部１１に相当する部位において、得られたハイドロフォーム成形品６１を切断することになる。
【００９３】
なお、上述のハイドロフォーム成形装置５０やハイドロフォーム成形工程は、金属製中空ジョイント１を製造する方法の一例として説明したものであり、上述の構成、工程順に限定されるものではない。このため、例えば、一組の上金型５１、下金型５２によって、金属製中空ジョイント１が一つのみ成形されるようにしてもよい、三つ以上成形されるようにしてもよい。なお、図１０、図１１に示されるように、軸方向中心の両側で対称となるような形状のハイドロフォーム成形品６１から二つの金属製中空ジョイント１を得る場合、素材管５７の両側からの軸押しパンチ５５による軸押しの圧縮荷重を均等にすることができ、安定してハイドロフォーム成形品６１を得ることができるメリットがある。
【００９４】
一組の上金型５１、下金型５２によって、金属製中空ジョイント１を三つ以上成形されるようにする場合、上金型５１、下金型５２のキャビティ５３は、例えば、金属製中空ジョイント１を複数直列に配置し、互いに隣り合う金属製中空ジョイント１が何れか一方の端部を突き合わせた形状となるように調整されていてもよい。この場合、図７に示される金属製中空ジョイント１Ａを複数成形する場合を例にとると、キャビティ５３は、半円形凹部５３ａ、拡開凹部５３ｃ、方形凹部５３ｂ並びに拡開凹部５３ｃを一単位とした形状が、軸方向に連続して設けられることになる。
【００９５】
また、本発明におけるハイドロフォーム成形装置、ハイドロフォーム成形方法においては、公知のハイドロフォーム成形装置で用いられている如何なる機構が採用されていてもよいし、公知のハイドロフォーム成形方法で用いられている如何なる手段が採用されていてもよい。
【００９６】
次に、プレス成形を用いた場合の本発明に係る金属製中空ジョイント１の製造方法について説明する。以下においては、プレス成形により図４に示される金属製中空ジョイント１を製造する方法の一例で、金属製中空ジョイント１として鋼製中空ジョイントを用いた場合の例について説明する。
【００９７】
まず、予め打ち抜き加工により所定形状に打ち抜かれた板材に対して、プレス成形を施すことにより図１２（ａ）に示すようなプレス成形品６３を二つ得る。このプレス成形品６３は、図１２（ｂ）に示すように、鋼製中空ジョイント１をその軸方向から見た場合における断面形状が軸心Ｇの両側で対称となるように、その軸方向に沿って分断された形状からなる。
【００９８】
このようにして得られた二つのプレス成形品６３は、図１２（ｂ）、図１２（ｃ）に示すように、その幅方向の両側の側端面６３ａを突き合わせたうえで、二部材の境界部６５に沿ってレーザー溶接、アーク溶接等の溶接を施して、これらを互いに固定し、これによって鋼製中空ジョイント１が得られる。なお、図１２（ｂ）、図１２（ｃ）における斜線で示す範囲は溶接ビード７４を示している。
【００９９】
このようにプレス成形によっても本発明に係る金属製中空ジョイント１が製造可能である。
【０１００】
次に、本発明に係る金属製中空ジョイント１を角形鋼管５に固定するための固定手段について説明する。
【０１０１】
金属製中空ジョイント１を角形鋼管５に固定する固定手段としては、例えば、溶接、ボルト等による固定が挙げられる。
【０１０２】
図１３（ａ）、図１３（ｂ）は、その固定手段として溶接による固定を採用した場合の固定構造の一例で、金属製中空ジョイント１として鋼製中空ジョイントを用いた場合の例を示す側面図である。
【０１０３】
図１３（ａ）に示される固定構造７０Ａは、角型鋼管５内に装入された鋼製中空ジョイント１のジョイント本体１０の側面１０ｃと、角形鋼管５の端面５ｂとの境界に沿って隅肉溶接を施すことによって構成される。
【０１０４】
図１３（ｂ）に示される固定構造７０Ｂは、角形鋼管５の側面５ｃに予め形成された溶接用孔７１と、角形鋼管５内に装入された鋼製中空ジョイント１のジョイント本体１０の側面１０ｃとの境界に沿って隅肉溶接を施すことによって構成される。
【０１０５】
なお、図１３（ｂ）に示される例における溶接用孔７１は、角形鋼管５の周方向に延長された形状の長孔とされている。この溶接用孔７１の形状は、角形鋼管５の周方向に延長された形状の長孔に限定するものではなく、角形鋼管５の軸方向に延長されていてもよいし、円形状とされていてもよい。また、図１３（ａ）、（ｂ）における斜線で示す範囲は、溶接ビード７３を示している。
【０１０６】
図１３（ａ）に示される固定構造７０Ａの場合、角形鋼管５に対して何も加工することなく、鋼製中空ジョイント１を固定することができるが、角形鋼管の小口面にすみ肉溶接しなければならないので、溶接姿勢、習熟度が必要となる。これに対して、図１３（ｂ）に示される固定構造７０Ｂの場合、角形鋼管５に対して溶接用孔７１を設ける加工の必要があるが、孔を埋める溶接となるので、比較的溶接姿勢は確保しやすく習熟度が低くても溶接による固定を行なえるというメリットがある。
【０１０７】
図１３（ｃ）、図１３（ｄ）は、固定手段として着脱可能なボルトによる固定を採用した場合の固定構造の一例を示すものであり、図１３（ｃ）が固定構造７０Ｃの側面図、図１３（ｄ）がそれとは異なる固定構造７０Ｄの平面断面図である。
【０１０８】
図１３（ｃ）に示される固定構造７０Ｃは、角形鋼管５の軸方向に延長されてその角形鋼管５の側面５ｃに形成された長孔７５と、図１４に示すように、金属製中空ジョイント１の装入部１１の側面１１ａに形成され、その内壁面にねじ切り加工が施された雌ねじ孔２１とを貫通するボルト７７のボルト接合により構成されている。
【０１０９】
この固定構造７０Ｃにおいては、角形鋼管５の端部５ａからの金属製中空ジョイントの突出長さを調整した後に、金属製中空ジョイント１の雌ねじ孔２１の位置が角形鋼管５の長孔７５の範囲内に含まれるように、角形鋼管５の軸方向に延長される長孔７５の長さが調整されている。このため、金属製中空ジョイント１の突出長さの調整範囲が広がり、角形鋼管５と金属製中空ジョイント１とをより確実に固定することが可能となっている。
【０１１０】
因みに、この金属製中空ジョイント１に形成された雌ねじ孔２１は、図１４（ａ）、図１４（ｂ）に示すように、一つ又は二つ設けられていてもよいし、これ以上の数設けられていてもよい。
【０１１１】
図１５は、この雌ねじ孔２１の形状を示す平面断面図である。金属製中空ジョイント１の板厚が十分に厚く、ボルト７７との螺合長さを確保できる場合は、図１５（ａ）に示すように、装入部１１の側面１１ａを貫通する貫通孔２３を形成させ、この孔内壁面にねじ切り加工を施し、これを雌ねじ孔２１としてもよい。
【０１１２】
金属製中空ジョイント１の板厚が薄い場合は、図１５（ｂ）に示すように、貫通孔２３を有して装入部１１の内側に向けて突出された筒状突起２５を形成させ、この筒状突起２５の貫通孔２３の孔内壁面にねじ切り加工を施し、これを雌ねじ孔２１としてもよい。これにより、板厚の薄い金属製中空ジョイント１でもボルト７７との螺合長さを確保可能となる。
【０１１３】
また、この他にも、図１５（ｃ）に示すように、筒状突起２５の貫通孔２３内に、ナットのような雌ねじ部材２７を埋め込み配置し、これを雌ねじ孔２１としてもよい。この雌ねじ部材２７は、後述の方法により、ハイドロフォーム成形時に貫通孔２３内で埋め込まれて固定されるものである。
【０１１４】
図１３（ｄ）に示される固定構造７０Ｄは、ボルト頭部７９ａの底面に略円錐台形状のテーパー面７９ｂが形成された皿ボルト７９と、角形鋼管５の側面５ｃに形成され、皿ボルト７９のテーパー面７９ｂに応じた形状のテーパー面８１ａが設けられたザグリ孔８１と、金属製中空ジョイント１の装入部１１の側面１１ａに形成された雌ねじ孔２１とを備え、ザグリ孔８１及び雌ねじ孔２１を貫通する皿ボルト７９でのボルト接合により構成される。ボルト接合後においては、ザグリ孔８１内に配置される皿ボルト７９のボルト頭部７９ａが総てザグリ孔８１内に収容されるように調整されている。
【０１１５】
これによって、角形鋼管５に対して金属製中空ジョイント１を固定した後において、ボルト頭部７９ａが角形鋼管５の外側に突出せず、仕上げ材等を取り付ける際の障害とならず、設計の自由度を向上させることができる。
【０１１６】
図１３（ｃ）、（ｄ）に示すような、着脱可能なボルトによる固定構造を採用した場合、工場等での製造段階で、角形鋼管５の端部５ａに予め金属製中空ジョイント１をボルトにより仮固定しておき、施工現場にてボルトを取り外して金属製中空ジョイント１の突出長さの調整を行なうことが可能となり、金属製中空ジョイント１と角形鋼管５とを別管理する必要がなくなり、保管性に優れたものとなる。
【０１１７】
なお、角形鋼管５と金属製中空ジョイント１との固定構造は、上述の例に限定されるものではなく、例えば、いかなる位置に溶接、ボルト等による固定部を設けてもよいし、この他にも本発明を逸脱しない範囲で如何なる公知の固定手段を採用してもよい。また、ボルトによる固定構造を採用する場合、ワンサイドボルトを用いることによって、雌ねじ孔２１の内周面にねじ切り加工を施さずに省略することとしてもよい。
【０１１８】
次に、上述の雌ねじ部材２７を筒状突起２５の貫通孔２３内にハイドロフォーム成形時に埋め込み配置する方法について説明する。
【０１１９】
図１６（ａ）は、ハイドロフォーム成形時に雌ねじ部材２７を埋め込み配置可能とするハイドロフォーム成形装置５０Ａにより、素材管５７に対して軸押し及び液圧の付与によるハイドロフォーム成形を施した後の状態を示す側面断面図である。
【０１２０】
このハイドロフォーム成形装置５０Ａは、図１０（ａ）に示されるハイドロフォーム成形装置５０と比較して、上金型５１に素材管５７を穿孔可能な穿孔手段としてのピアスパンチ６５が組み込まれている点において相違している。図１６（ｂ）は、図１６（ａ）におけるピアスパンチ６５の拡大断面図を示している。
【０１２１】
このピアスパンチ６５は、全体として円柱状に形成されており、その先端に設けられる先端部６５ａと、先端部６５ａよりも拡径されてなる中間部６５ｂと、中間部６５ｂよりも縮径されてなる基端部６５ｃとを備えている。基端部６５ｃよりも更に基端側においては、図示しないシリンダが設けられており、ピアスパンチ６５は、そのシリンダにより軸方向の前後に動作可能とされている。
【０１２２】
ピアスパンチ６５の先端部６５ａには、その外周において、先端部６５ａの外径よりも僅かに大きな内径からなる円筒状の雌ねじ部材２７が嵌合されている。この雌ねじ部材２７は、ナット等から構成され、予めその内周面にねじ切り加工が施されているものである。ピアスパンチ６５の先端部６５ａは、雌ねじ部材２７の内周面に摺動可能とされている。
【０１２３】
このピアスパンチ６５は、上金型５１に設けられたピアス穴６７内に収容されている。ピアス穴６７は、ピアスパンチ６５の先端部６５ａ側から基端部６５ｃ側にかけて順に縮径されて形成された先端部６７ａと、中間部６７ｂと、基端部６７ｃとを備えている。
【０１２４】
軸押し及び液圧の付与によるハイドロフォーム成形時においては、図１６（ｂ）に示すように、ハイドロフォーム成形品６１が、上金型５１のキャビティ５３内に密着して、ピアスパンチ６５及び雌ねじ部材２７に対して、ハイドロフォーム成形品６１の径方向外側に荷重が負荷されることになる。この場合において、雌ねじ部材２７に対しては、ピアス穴６７の先端部６７ａと中間部６７ｂとの間の側面部６７ｄが接触し、ピアスパンチ６５に対しては、ピアス穴６７の中間部６７ｂと基端部６７ｃとの間の側面部６７ｅが接触し、雌ねじ部材２７とピアスパンチ６５とが上金型５１から抜け出ないようにされている。
【０１２５】
このピアスパンチ６５を用いて雌ねじ部材２７をハイドロフォーム成形品６１に埋め込み配置する場合、軸押し及び液圧の付与によるハイドロフォーム成形後に、ハイドロフォーム成形品６１内を高圧に保持したまま、図１７（ａ）に示すように、雌ねじ部材２７を通してピアスパンチ６５をハイドロフォーム成形品６１の内側に向けて前進させる。ピアスパンチ６５の先端部６５ａの縁部６５ｄは、図１６（ｂ）に示すように、鋭利に角ばって形成されており、ピアスパンチ６５の前進に伴いその先端部６５ａによってハイドロフォーム成形品６１に穴あけ加工が施され、貫通孔が形成される。
【０１２６】
次に、図１７（ｂ）に示すように、ピアスパンチ６５をハイドロフォーム成形品６１の内側に向けて更に前進させ、ピアスパンチ６５の中間部６５ｂによって雌ねじ部材２７も前進させる。雌ねじ部材２７の縁部２７ａは、図１６（ｂ）に示すように、丸みが形成されており、ピアスパンチ６５の前進に伴い雌ねじ部材２７によってハイドロフォーム成形品６１にバーリング加工が施され、貫通孔を有する筒状突起２５が形成される。
【０１２７】
次に、ピアスパンチ６５をハイドロフォーム成形品６１の外側に向けて後退させると、図１７（ｃ）に示すように、バーリング加工により形成された筒状突起２５の貫通孔内に雌ねじ部材２７が埋め込まれた状態で残る。この後は、得られたハイドロフォーム成形品６１をその軸方向中央で二分割することによって、雌ねじ部材２７が埋め込み配置された金属製中空ジョイント１が得られる。
【０１２８】
このような方法を用いた場合、ハイドロフォーム成形の難易度を変えることなく、金属製中空ジョイント１を角形鋼管５にボルト接合するための雌ねじ孔２１を得ることができ、量産性に優れたものとなっている。特に、雌ねじ部材２７に予めねじ切り加工が施されていることから、ハイドロフォーム成形後に改めてねじ切り加工を施す手間を削減できる。
【０１２９】
なお、図示の例においてピアスパンチ６５は、ハイドロフォーム成形品６１の軸方向中心で対称となるように、二つ組み込まれており、この場合、得られる二つの金属製中空ジョイント１の雌ねじ孔２１の位置が同一位置に形成されることになり、同一形状の製品を量産するうえで好ましい。
【０１３０】
また、このピアスパンチ６５は、上金型５１のみでなく、下金型５２に組み込まれていてもよいのは勿論であるし、その組み込まれる数についても特段限定するものではない。また、ピアスパンチ６５に雌ねじ部材２７を設けず、ハイドロフォーム成形時に穴あけ加工のみを施すこととしてもよいし、図１７（ｃ）に示すように、ピアスパンチ６５を後退させる際に雌ねじ部材２７も同時に後退させて、ハイドロフォーム成形品６１に穴あけ加工及びバーリング加工を施すのみとしてもよい。この場合、穴あけ加工、バーリング加工後に、穴あけ加工等によって得られた貫通孔にねじ切り加工を別途施してもよいのは勿論である。
【０１３１】
また、本発明における金属製中空ジョイント１は、以下のような構成が採用されていてもよい。
【０１３２】
図１８は、ジョイント本体１０の一端側１０ａ端部において案内部２９が形成された金属製中空ジョイント１の構成を示しており、（ａ）はその斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＨ−Ｈ線断面図であり、（ｃ）はその底面図である。
【０１３３】
案内部２９は、ジョイント本体１０の装入部１１よりもその内側に狭まって形成されている。これにより、金属製中空ジョイント１を角形鋼管５内に装入する場合に、角形鋼管５の端部５ａの開口よりも小さく形成されていることになる案内部２９により金属製中空ジョイント１が角形鋼管５に対して案内されることになり、金属製中空ジョイント１の装入作業が容易となる。
【０１３４】
また、この案内部２９の外周には、図１８（ｂ）に示すように、ジョイント本体１０の一端側１０ａ端部に向うにつれてその内側に徐々に狭まるようなテーパー面２９ａが形成されている。これにより、金属製中空ジョイント１の装入作業が更に容易なものとなっている。なお、案内部２９の外周には、テーパー面２９ａを設けず、装入部１１との間に段差が設けられるように構成されていてもよい。
【０１３５】
また、本発明に係る金属製中空ジョイント１を用いた角形鋼管部材７は、以下のように建築構造物における梁、斜材として用いられていてもよい。
【０１３６】
図１９は、本発明に係る金属製中空ジョイント１を用いた角形鋼管部材７を、梁として用いた状態を示す斜視図である。
【０１３７】
この場合、角形鋼管５と接合されるべき他方の構造部材としての柱部材３Ａは、鉛直方向に延長されて、水平方向に間隔を空けて配置されている。角形鋼管部材７は、その両端のエンドプレート３１を、これら柱部材３Ａに当接させてこれらをボルト接合することによって、梁として取り付けられることになる。
【０１３８】
図２０は、本発明に係る金属製中空ジョイント１を用いた角形鋼管部材７を、梁部材３が柱部材３Ａに対して傾斜して配置される斜材として用いた状態を示す斜視図である。
【０１３９】
この場合、梁部材３と柱部材３Ａとが交差する角部４１の近傍に、一端側が梁部材３に溶接等により固着され、他端側が柱部材３Ａに溶接等により固着された鋼板等からなる傾斜プレート３Ｂを設けておき、角形鋼管部材７の両端のエンドプレート３１をこの傾斜プレート３Ｂに当接させてこれらをボルト接合することによって、角形鋼管部材７が斜材として取り付けられることになる。この場合、上述した角形鋼管５と接合されるべき他方の構造部材とは、この傾斜プレート３Ｂが対応している。
【０１４０】
因みに、傾斜プレート３Ｂと柱部材３Ａと梁部材３とによって囲まれた部位には、図２０に示すように、略三角形状の鋼板等からなる補強リブ４３が、これら傾斜プレート３Ｂ等に対して溶接によって固着されている。
【０１４１】
本発明を適用した金属製中空ジョイント、この製造方法及びこれを用いた角形鋼管部材は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更等されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１４２】
【図１】金属製中空ジョイントによりＨ形鋼からなる構造部材と角形鋼管とを接合した接合構造を示す斜視図である。
【図２】角形鋼管の端部に金属製中空ジョイントが取り付けられて構成される角形鋼管部材の端部の拡大断面図である。
【図３】図２の分解斜視図である。
【図４】第１実施形態の金属製中空ジョイントの構成を示しており、（ａ）はその斜視図であり、（ｂ）はその平面図であり、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】図２の平面図である。
【図６】金属製中空ジョイントを用いた構造部材の接合構造の作用効果について説明するための図である。
【図７】第２実施形態の金属製中空ジョイントの構成を示しており、（ａ）はその斜視図であり、（ｂ）はその平面図であり、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図８】第３実施形態の金属製中空ジョイントの構成を示しており、（ａ）はその斜視図であり、（ｂ）はその平面図であり、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【図９】第４実施形態の金属製中空ジョイントの構成を示しており、（ａ）はその斜視図であり、（ｂ）はその平面図であり、（ｃ）は（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。
【図１０】（ａ）は金属製中空ジョイントの製造に用いられるハイドロフォーム成形装置の構成を模式的に示した側面断面図であり、（ｂ）は金属製中空ジョイントの製造工程の途中の状態を示す側面断面図であり、（ｃ）は（ｂ）のＥ−Ｅ線断面図及びＧ−Ｇ線断面図であり、（ｄ）は（ｂ）のＦ−Ｆ線断面図である。
【図１１】ハイドロフォーム成形装置によって得られたハイドロフォーム成形品から二つの金属製中空ジョイントを得る方法について説明するための図である。
【図１２】プレス成形により金属製中空ジョイントを製造する方法の一例について説明するための図である。
【図１３】金属製中空ジョイントを角形鋼管に固定する固定構造について説明するための図である。
【図１４】金属製中空ジョイントに雌ねじ孔が形成された状態を示す斜視図である。
【図１５】金属製中空ジョイントに形成される雌ねじ孔の構成について示す平面断面図である。
【図１６】（ａ）はハイドロフォーム成形時に雌ねじ部材を埋め込み配置可能とするハイドロフォーム成形装置の側面断面図であり、（ｂ）はこのハイドロフォーム成形装置にｔ用いられるピアスパンチの拡大断面図である。
【図１７】ハイドロフォーム成形時に雌ねじ部材を埋め込み配置する方法について説明するためのハイドロフォーム成形装置の側面断面図である。
【図１８】金属製中空ジョイントに案内部を設けた状態を示す図であり、（ａ）はその斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＨ−Ｈ線断面図であり、（ｃ）はその底面図である。
【図１９】金属製中空ジョイントを用いた角形鋼管部材を梁として用いた状態を示す斜視図である。
【図２０】金属製中空ジョイントを用いた角形鋼管部材を斜材として用いた状態を示す斜視図である。
【図２１】従来技術について説明するための図である。
【符号の説明】
【０１４３】
１          金属製中空ジョイント
２          接合構造
３          構造部材（梁部材）
３Ａ        柱部材
３Ｂ        傾斜プレート
３ａ        フランジ
５          角形鋼管
５ａ        端部
５ｂ        端面
５ｃ        側面
７          角形鋼管部材
９          交差部
１０        ジョイント本体
１０ａ      一端側
１０ｂ      他端側
１０ｃ      側面
１１        装入部
１１ａ      側面
１２ａ      角部
１２ｂ      側面部
１３        プレート接合部
１３ａ      端面
１３ｂ      外周面
１４ａ      角部
１４ｂ      側面部
１６        傾斜面
１７        縮径部
１８        締結作業用空間
２１        雌ねじ孔
２３        貫通孔
２５        筒状突起
２７        雌ねじ部材
２７ａ      縁部
２９        案内部
２９ａ      テーパー面
３１        エンドプレート
３３        ボルト孔
４１        角部
４３        補強リブ
５０        ハイドロフォーム成形装置
５１        上金型
５２        下金型
５３        キャビティ
５３ａ      半円形凹部
５３ｂ      方形凹部
５３ｃ      拡開凹部
５５        軸押しパンチ
５７        素材管
５９        圧力媒体
６１        ハイドロフォーム成形品
６３        プレス成形品
６３ａ      側端面
６５        ピアスパンチ
６５ａ      先端部
６５ｂ      中間部
６５ｃ      基端部
６５ｄ      縁部
６７        ピアス穴
６７ａ      先端部
６７ｂ      中間部
６７ｃ      基端部
６７ｄ      側面部
６７ｅ      側面部
７０Ａ〜Ｄ  固定構造
７１        溶接用孔
７３        溶接ビード
７４        溶接ビード
７５        長孔
７７        ボルト
７９        皿ボルト
８１        ザグリ孔
１００      接合構造
１０１      角形鋼管
１０３      構造部材
１０５      接合プレート
１０７      アングル部材
１０９      エンドプレート
１０９ａ    ボルト孔
１１０      角形鋼管部材
１１１      締結作業用空間
Ｇ          軸心
Ｌ１        切断線
【図１】
2010059624.tif 000003
【図２】
2010059624.tif 000004
【図３】
2010059624.tif 000005
【図４】
2010059624.tif 000006
【図５】
2010059624.tif 000007
【図６】
2010059624.tif 000008
【図７】
2010059624.tif 000009
【図８】
2010059624.tif 000010
【図９】
2010059624.tif 000011
【図１０】
2010059624.tif 000012
【図１１】
2010059624.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2010059624.tif 000015
【図１４】
2010059624.tif 000016
【図１５】
2010059624.tif 000017
【図１６】
2010059624.tif 000018
【図１７】
2010059624.tif 000019
【図１８】
2010059624.tif 000020
【図１９】
2010059624.tif 000021
【図２０】
2010059624.tif 000022
【図２１】
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