(57)【要約】【課題】少ないボルト数でも強力に接合できる高力ボルト摩擦接合構造を実現する。【解決手段】高力ボルト摩擦接合構造１００では、一対の鋼材１０の端部１１を突き合わせ、対を成して対向する接合面２０と板状端部１２を互いに摺接させたことで、少なくとも３つの摺接面２１が形成されており、高力ボルト４０による圧接によって摺接面２１が摩擦面とされて、少なくとも３つの摩擦面が形成されるようになっている。そこで、対を成す接合面２０を二対以上備える鋼材１０の端部１１を設計し、それら接合面２０と板状端部１２を互いに摺接させるようにすれば、さらに多くの摩擦面を有した摩擦接合構造とすることができる。この高力ボルト摩擦接合構造１００は、より多くの摩擦面を有するほど、その接合強度が増大するようになるので、高力ボルト４０の数を増やすことなく、摩擦面の数を増やすことで、高力ボルト摩擦接合構造の接合強度を高めることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の鋼材が接合されてなる高力ボルト摩擦接合構造であって、
前記一対の鋼材の接合側の端部には、少なくとも２つの板状端部が重なる配置に設けられ、その板状端部の間には、対を成して対向する接合面が設けられており、
前記対を成す接合面と前記板状端部を互いに摺接させてなる摺接面を形成するように前記一対の鋼材の端部が突き合わされ、一方の鋼材の端部の板状端部と他方の鋼材の端部の板状端部とが積層された状態で、連なった配置にある前記板状端部の各ボルト孔に挿通され、前記板状端部を圧接させた高力ボルトが設けられていることを特徴とする高力ボルト摩擦接合構造。
【請求項２】
前記板状端部は、前記対を成す接合面の間に挿入される向きに沿い、前記鋼材の厚さ方向に漸次先細る形状に形成されており、
前記対を成す接合面の間の空間は、前記板状端部が挿入される向きに沿い、前記鋼材の厚さ方向に漸次狭まる形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の高力ボルト摩擦接合構造。
【請求項３】
前記一対の鋼材がそれぞれ有している前記対を成す接合面の間には、それぞれ前記板状端部が挿入されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の高力ボルト摩擦接合構造。
【請求項４】
前記一方の鋼材の端部の板状端部と前記他方の鋼材の端部の板状端部の数が１つ違いであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の高力ボルト摩擦接合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高力ボルト摩擦接合構造に係り、少ないボルト数でも強力に接合できる高力ボルト摩擦接合構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、接合すべき鋼材の端部に添接板を渡して配し、その添接板と鋼材を高力ボルトによって接合することで、添接板を介して鋼材同士を接合した摩擦接合構造が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
例えば、図６（ａ）に示した摩擦接合構造は、互いの端部が突き合わされた鋼材１０の両面に添接板３０が配設されて、それぞれの鋼材１０の端部側に２本の高力ボルト４０が締結されて構築されている。なお、この摩擦接合構造は、添接板３０と鋼材１０の間にそれぞれ形成された２つの摩擦面を有している。
このような摩擦接合構造における接合強度を高める場合に、例えば、図６（ｂ）に示すように、高力ボルト４０の数を増やすことがある。ここでは、接合強度を３倍に高めるよう、高力ボルト４０の数を３倍にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２３８５９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、摩擦接合構造における高力ボルトの数を増やすほど、それら高力ボルトを締め付けることに作業時間が取られてしまうことになる。
そのため、営業列車が走行しない夜間等に行われる鉄道工事など、作業時間が限られている施工箇所における摩擦接合構造の接合強度を高めるのに、高力ボルトの数を増やすことには限界がある。
【０００５】
本発明の目的は、少ないボルト数でも強力に接合できる高力ボルト摩擦接合構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、この発明は、
一対の鋼材が接合されてなる高力ボルト摩擦接合構造であって、
前記一対の鋼材の接合側の端部には、少なくとも２つの板状端部が重なる配置に設けられ、その板状端部の間には、対を成して対向する接合面が設けられており、
前記対を成す接合面と前記板状端部を互いに摺接させてなる摺接面を形成するように前記一対の鋼材の端部が突き合わされ、一方の鋼材の端部の板状端部と他方の鋼材の端部の板状端部とが積層された状態で、連なった配置にある前記板状端部の各ボルト孔に挿通され、前記板状端部を圧接させた高力ボルトが設けられているようにした。
【０００７】
かかる構成の高力ボルト摩擦接合構造では、少なくとも２つの板状端部が重なる配置に設けられ、その板状端部の間に対を成して対向する接合面が設けられている鋼材の端部同士が突き合わされており、対を成す接合面と板状端部を互いに摺接させたことで、少なくとも３つの摺接面が形成されている。その摺接面を形成して積層された状態の板状端部が高力ボルトによって圧接されることで、摺接面が摩擦面とされて、少なくとも３つの摩擦面が形成されるようになっている。
つまり、この高力ボルト摩擦接合構造では、少なくとも３つの摩擦面が形成されるので、鋼材の両面に添接板を配設してなる従来技術の摩擦接合構造（例えば、図６（ａ）参照）が２つの摩擦面を有するのに比べて、多くの摩擦面を有した摩擦接合構造とすることができる。
そして、対を成して対向する配置にある接合面を二対以上備える鋼材の端部を設計し、それら対を成す接合面と板状端部を互いに摺接させるようにすれば、さらに多くの摩擦面を有した摩擦接合構造とすることができる。
【０００８】
ここで、高力ボルト摩擦接合構造において、高力ボルトの数と、摩擦面の大きさが同じ条件であれば、より多くの摩擦面を有する摩擦接合構造の方が、その接合強度が増大するようになる。
つまり、かかる構成の高力ボルト摩擦接合構造であれば、高力ボルトの数を増やすことなく、摩擦面の数を増やすことで、高力ボルト摩擦接合構造の接合強度を高めることができる。
このように、より多くの摩擦面を有する高力ボルト摩擦接合構造であれば、少ないボルト数でも強力に鋼材同士を接合することができる。
【０００９】
また、望ましくは、
前記板状端部は、前記対を成す接合面の間に挿入される向きに沿い、前記鋼材の厚さ方向に漸次先細る形状に形成されており、
前記対を成す接合面の間の空間は、前記板状端部が挿入される向きに沿い、前記鋼材の厚さ方向に漸次狭まる形状に形成されているようにする。
【００１０】
こうすることで、対を成して対向する配置にある接合面の間に板状端部を挿し入れ易くなって、高力ボルト摩擦接合構造を構築し易くなる。
なお、このような形状の接合面と板状端部が互いに密接して摺接する好適な摺接面を形成するには、例えばドリフトピンを使用して板状端部のボルト孔の位置合わせを行い、一対の鋼材を寄せ合うように密着させればよい。
【００１１】
また、望ましくは、
前記一対の鋼材がそれぞれ有している前記対を成す接合面の間には、それぞれ前記板状端部が挿入されているようにする。
【００１２】
こうすることで、対を成す接合面をもれなく摺接面（摩擦面）にすることができ、高力ボルト摩擦接合構造の接合強度が安定する。
【００１３】
また、望ましくは、
前記一方の鋼材の端部の板状端部と前記他方の鋼材の端部の板状端部の数が１つ違いであるようにする。
【００１４】
こうすることで、例えば、一方の鋼材の端部には偶数個（あるいは奇数個）の板状端部が設けられ、他方の鋼材の端部には奇数個（あるいは偶数個）の板状端部が設けられるようになり、１つ多い板状端部の間（対を成す接合面）で、１つ少ない板状端部を挟むように一対の鋼材の端部を突き合わせて、一対の鋼材をバランスよく接合できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、少ないボルト数でも強力に接合できる高力ボルト摩擦接合構造が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態１の高力ボルト摩擦接合構造に関し、一対の鋼材の端部を示す断面図（ａ）と、一対の鋼材の端部を突き合わせた状態を示す断面図（ｂ）と、高力ボルト摩擦接合構造を示す断面図（ｃ）である。
【図２】実施形態１の高力ボルト摩擦接合構造を示す斜視図である。
【図３】一対の鋼材の端部の変形例を示す断面図（ａ）と、実施形態１の高力ボルト摩擦接合構造の変形例を示す断面図（ｂ）である。
【図４】実施形態１の高力ボルト摩擦接合構造の変形例に関し、一対の鋼材の端部を示す断面図（ａ）と、一対の鋼材の端部を突き合わせた状態を示す断面図（ｂ）と、高力ボルト摩擦接合構造を示す断面図（ｃ）である。
【図５】実施形態２の高力ボルト摩擦接合構造を示す断面図である。
【図６】従来技術の摩擦接合構造を示す断面図（ａ）（ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明に係る高力ボルト摩擦接合構造の実施形態について詳細に説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
【００１８】
（実施形態１）
本実施形態の高力ボルト摩擦接合構造１００は、例えば、図１（ａ）（ｂ）（ｃ）、図２に示すように、一対の鋼材１０と高力ボルト４０を備えており、一対の鋼材１０が高力ボルト４０によって接合された構造を有している。
図１（ａ）に示すように、図中左側の一方の鋼材１０の端部１１には、４つの板状端部１２が重なる配置に設けられ、その板状端部１２の間には、対を成して対向する接合面２０が設けられている。この一方の鋼材１０の端部１１は四つ股に形成されており、対を成す接合面２０が３組設けられている。
図１（ａ）に示すように、図中右側の他方の鋼材１０の端部１１には、３つの板状端部１２が重なる配置に設けられ、その板状端部１２の間には、対を成して対向する接合面２０が設けられている。この他方の鋼材１０の端部１１は三つ股に形成されており、対を成す接合面２０が２組設けられている。
【００１９】
このような一対の鋼材１０の端部１１が、図１（ｂ）に示すように、対を成す接合面２０と板状端部１２を互いに摺接させてなる摺接面２１を形成するように突き合わされており、一方の鋼材１０の端部１１の板状端部１２と他方の鋼材１０の端部１１の板状端部１２とが積層された状態で、連なった配置にある板状端部１２の各ボルト孔Ｈに高力ボルト４０が挿通されている。
ここでは、各板状端部１２の間に、６つの摺接面２１が形成されている。
そして、図１（ｃ）に示すように、高力ボルト４０がそれら板状端部１２を圧接させて高力ボルト摩擦接合構造１００が構築されている。
【００２０】
鋼材１０の端部１１には、少なくとも２つの板状端部１２が重なる配置に設けられており、その板状端部１２には、連なる配置にボルト孔Ｈが形成されている。
そして、一対の鋼材１０の端部１１を突き合わせた際、一方の鋼材１０の板状端部１２のボルト孔Ｈと他方の鋼材１０の板状端部１２のボルト孔Ｈとが連なるようになっている。
【００２１】
高力ボルト４０は、一対の鋼材１０の端部１１が突き合わされて積層されている板状端部１２において、連なっている各ボルト孔Ｈに挿通されて、ナット４１で緊締されている。
この高力ボルト４０による緊結によって、一方の鋼材１０端部１１の板状端部１２と他方の鋼材１０端部１１の板状端部１２とが圧接されたことで、６つの摺接面２１が摩擦面となった高力ボルト摩擦接合構造１００が構築される。
つまり、この高力ボルト摩擦接合構造１００は、６つの摩擦面を有している。
なお、この高力ボルト摩擦接合構造１００において、母材芯となる鋼材１０が同一平面に配され、側面視直線的に連なるようになっている。
【００２２】
このように、本実施形態の高力ボルト摩擦接合構造１００は、６つの摩擦面を有しており、鋼材１０の両面に添接板３０を配設してなる一般的な摩擦接合構造（図６（ａ）参照）が２つの摩擦面を有するのに比べて、より多くの摩擦面を有した摩擦接合構造となっている。
摩擦接合構造における接合強度の増減に関する因子には、高力ボルト４０の数の他に、摩擦面の数があることに本発明者らは注目し、高力ボルト４０の数を増やすことに代えて、摩擦面の数を増やして接合強度を高める技術について検討し、本発明を実現するに至った。
そして、高力ボルト４０の数と、摩擦面の大きさが同じ条件であれば、２つの摩擦面を有する摩擦接合構造よりも、３倍の数の６つの摩擦面を有している高力ボルト摩擦接合構造１００は、その接合強度が３倍に高められた摩擦接合構造として機能するようになる。
【００２３】
以上のように、本実施形態の高力ボルト摩擦接合構造１００は、高力ボルト４０の数を増やすことなく、摩擦面の数を増やすことで、その接合強度を高めている。
つまり、この高力ボルト摩擦接合構造１００であれば、少ないボルト数でも強力に鋼材１０同士を接合することができる。
そして、少ないボルト数でも強力に鋼材１０同士を接合することができる高力ボルト摩擦接合構造１００であれば、高力ボルト４０を締め付ける作業時間は短くて済むので、営業列車が走行しない夜間等に行われる鉄道工事など、作業時間が限られている施工箇所での摩擦接合構造の接合強度の向上に好適に寄与することができる。
【００２４】
なお、上記実施形態１では、鋼材１０の端部１１に板状端部１２が一体に形成されたものを例に説明したが、本発明はこれに限られるものではない。
例えば、図３（ａ）（ｂ）に示すように、複数の部材からなる鋼材の端部１１を形成するようにしてもよい。
【００２５】
具体的には、図３（ａ）に示すように、鋼材１０の両面に第１鋼板５０を配し、その第１鋼板５０にそれぞれスペーサー鋼板６０を介して第２鋼板７０を沿わせて配し、それら７枚を積重した部分を高力ボルト４０及びナット４１で締結してなる、四つ股の鋼材の端部１１（図中左側の鋼材端部）を形成してもよい。
このように形成した四つ股の鋼材の端部１１では、第１鋼板５０と第２鋼板７０の端部が板状端部１２に相当しており、第１鋼板５０と第２鋼板７０の間と、第１鋼板５０同士の間に、対を成す接合面２０が設けられている。
【００２６】
同様に、図３（ａ）に示すように、鋼材１０の両面にスペーサー鋼板６０を介して第１鋼板５０を沿わせて配し、それら５枚を積重した部分を高力ボルト４０及びナット４１で締結してなる、三つ股の鋼材の端部１１（図中右側の鋼材端部）を形成してもよい。
このように形成した三つ股の鋼材の端部１１では、鋼材１０自体の端部と第１鋼板５０の端部が板状端部１２に相当しており、鋼材１０と第１鋼板５０の間に、対を成す接合面２０が設けられている。
【００２７】
このような構成の四つ股の鋼材の端部１１と三つ股の鋼材の端部１１を突き合わせ、四つ股の鋼材端部１１の第１鋼板５０及び第２鋼板７０と、三つ股の鋼材端部１１の鋼材１０及び第１鋼板５０を積層させて、それらの間に６つの摺接面２１を形成する。
そして、積層された配置にある鋼材１０、第１鋼板５０、第２鋼板７０において、連なっている各ボルト孔Ｈに高力ボルト４０を挿通してナット４１で緊締することで、例えば、図３（ｂ）に示すように、６つの摩擦面を有する高力ボルト摩擦接合構造１００を構築することができる。
【００２８】
なお、図３（ｂ）に示した高力ボルト摩擦接合構造１００は、一見多くの高力ボルト４０を用いているようであるが、鋼材１０の両面にそれぞれ第１鋼板５０とスペーサー鋼板６０と第２鋼板７０を重ねた後、それら７枚の部材を高力ボルト４０及びナット４１で締結して四つ股の鋼材の端部１１を形成する工程（図３（ａ）参照）と、鋼材１０の両面にそれぞれスペーサー鋼板６０と第１鋼板５０を重ねた後、それら５枚の部材を高力ボルト４０及びナット４１で締結して三つ股の鋼材の端部１１を形成する工程（図３（ａ）参照）は、事前に工場製作で行ったり、現場の施工ヤードで行ったりすることで、実際に現場で施工する圧接のため（摺接面２１を摩擦面とする圧接のため）のボルト締結箇所を少なくするようにしている。
つまり、図３（ｂ）に示した高力ボルト摩擦接合構造１００であっても、高力ボルト４０を締め付ける作業時間を短くすることができるので、作業時間が限られている施工箇所に適用することができる。
【００２９】
このような高力ボルト摩擦接合構造１００であっても、６つの摩擦面を有することによって接合強度が高められた摩擦接合構造として機能する。
こうして、複数の部材（鋼板）からなる鋼材の端部１１を形成する場合、所望する摩擦面の数に応じた枚数の鋼板を積重すればよいが、その鋼材の端部１１を接合して高力ボルト摩擦接合構造１００を構築した際、母材芯となる鋼材１０が同一平面に配され、側面視直線的に連なるようにする。
【００３０】
なお、上記実施形態１では、四つ股の端部１１（４つの板状端部１２を有する鋼材１０の端部１１）と三つ股の端部１１（３つの板状端部１２を有する鋼材１０の端部１１）を突き合わせて一対の鋼材１０を接合した高力ボルト摩擦接合構造１００を例に説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、三つ股の端部１１と二つ股の端部１１を突き合わせて一対の鋼材１０を接合した高力ボルト摩擦接合構造１００や、五つ股の端部１１と四つ股の端部１１を突き合わせて一対の鋼材１０を接合した高力ボルト摩擦接合構造１００などであってもよい。
それらいずれの接合構造も、一対の鋼材１０がそれぞれ有している対を成す接合面２０の間には、それぞれ板状端部１２（または板状端部１２に相当する鋼板）が挿入されているものとする。こうすることで、対を成す接合面２０をもれなく摺接面２１（摩擦面）にすることができ、高力ボルト摩擦接合構造１００の接合強度が安定する。
【００３１】
なお、一方の鋼材１０の端部１１の板状端部１２と他方の鋼材１０の端部１１の板状端部１２の数が１つ違いであれば、１つ多い板状端部１２の間（対を成す接合面２０）で、１つ少ない板状端部１２を挟むように、一対の鋼材１０の端部１１を突き合わせて、一対の鋼材１０をバランスよく接合できる。
【００３２】
また、上記実施形態１では、一方の鋼材１０と他方の鋼材１０の板状端部１２の数が１つ違いであって、一方の鋼材１０の端部１１には偶数個（本実施形態では４つ）の板状端部１２が設けられ、他方の鋼材１０の端部１１には奇数個（本実施形態では３つ）の板状端部１２が設けられている場合を例に説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、一方の鋼材１０の端部１１に設けられている板状端部１２の数と、他方の鋼材１０の端部１１に設けられている板状端部１２の数は、同じ数であってもよい。
【００３３】
例えば、図４（ａ）（ｂ）に示すように、鋼材１０の端部１１に３つの板状端部１２が重なる配置に設けられている三つ股の端部１１同士を接合することで、図４（ｃ）に示すような高力ボルト摩擦接合構造１００が得られる。
具体的には、三つ股の鋼材１０の端部１１同士が、対を成す接合面２０と板状端部１２を互いに摺接させるように突き合わされて、各板状端部１２の間に５つの摺接面２１が形成されている。
そして、高力ボルト４０による緊結によって、一方の鋼材１０端部１１の板状端部１２と他方の鋼材１０端部１１の板状端部１２とが圧接されたことで、５つの摺接面２１が摩擦面となった高力ボルト摩擦接合構造１００が構築される。
このように、図４（ｃ）に示した高力ボルト摩擦接合構造１００は、５つの摩擦面を有している。
【００３４】
このような高力ボルト摩擦接合構造１００であっても、５つの摩擦面を有することによって接合強度が高められた摩擦接合構造として機能する。
このときも、母材芯となる鋼材１０が同一平面に配され、側面視直線的に連なるようにする。
【００３５】
なお、上記した変形例では、３つの板状端部１２を有する三つ股の端部１１同士を突き合わせて接合した高力ボルト摩擦接合構造１００を例に説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、二つ股の端部１１同士を突き合わせて接合した高力ボルト摩擦接合構造１００や、四つ股以上の端部１１同士を突き合わせて接合した高力ボルト摩擦接合構造１００などであってもよい。
それらいずれの接合構造も、一対の鋼材１０がそれぞれ有している対を成す接合面２０の間には、それぞれ板状端部１２（または板状端部１２に相当する鋼板）が挿入されているものとする。こうすることで、対を成す接合面２０をもれなく摺接面２１（摩擦面）にすることができ、高力ボルト摩擦接合構造１００の接合強度が安定する。
【００３６】
（実施形態２）
次に、本発明に係る高力ボルト摩擦接合構造の実施形態２について説明する。なお、実施形態１と同一部分には同符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【００３７】
実施形態２の高力ボルト摩擦接合構造１００では、例えば、図５に示すように、板状端部１２が、対を成す接合面２０の間に挿入される向きに沿い、鋼材１０の厚さ方向に漸次先細る形状に形成されており、対を成す接合面２０の間の空間が、板状端部１２が挿入される向きに沿い、鋼材１０の厚さ方向に漸次狭まる形状に形成されている。
【００３８】
このように、板状端部１２が漸次先細る形状に形成され、対を成す接合面２０の間の空間が漸次狭まる形状に形成されていれば、対を成す接合面２０の間に板状端部１２を挿し入れ易くなる。
そして、対を成す接合面２０と板状端部１２を互いに摺接させてなる摺接面２１を好適に形成するには、例えばドリフトピンを使用して板状端部１２のボルト孔Ｈの位置合わせを行い、一対の鋼材１０を寄せ合うようにして密着させればよい。
このような高力ボルト摩擦接合構造１００であっても、６つの摩擦面を有することによって接合強度が高められた摩擦接合構造として機能する。
【００３９】
また、本実施形態２では、一対の鋼材１０の板状端部１２の先端側を互いに突き合わせた配置からその長さ方向に挿入してなる接合構造を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、一対の鋼材１０の端部１１を横に並べた配置からその幅方向に挿入してなる接合構造であってよい。このとき、板状端部１２は幅方向に挿入される向きに沿い、鋼材１０の厚さ方向に漸次先細る形状に形成されており、対を成す接合面２０の間の空間は幅方向に挿入される向きに沿い、漸次狭まる形状に形成されているものとする。
【００４０】
なお、本発明の適用は上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１０    鋼材
１１    端部
１２    板状端部
２０    接合面
２１    摺接面
３０    添接板
４０    高力ボルト
４１    ナット
５０    第１鋼板
６０    スペーサー鋼板
７０    第２鋼板
１００  高力ボルト摩擦接合構造
Ｈ      ボルト孔
【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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【図６】
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