(57)【要約】【課題】膨張アンカーの引張荷重に対するズレを含む引張性能および剪断性能を高めることを含めた固定性能を高めること。【解決手段】膨張アンカーのボルトのシャフトにおいて頭部と先端部の間に、膨出可能な上方部と、膨出可能な下方部とを有する膨張スリーブを設け、実質的に円錐状の表面を有するナットをボルトのネジ部と係合させ、ボルトを締め込むことにより、ナットの円錐面が膨張スリーブの下方部と係合して、上方部が外方に膨出する前に下方部が外方へ膨出し、以て、下孔の側面に膨張スリーブの下方部と上方部が係合するようにした。【選択図】図１
2008248685.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
概ね円筒状の側壁（１０３）を有する下孔（１０１）に設置可能な膨張アンカー（１０）において、
頭部（２４）と、該頭部の反対側の端部（２６）と、ネジ部（２７）とを備えたシャフト（２２）を有するボルト（２０）と、
前記シャフト（２２）において前記頭部（２４）と端部（２５）の間に設けられた肩部（２８）と、
前記肩部（２８）と前記シャフトの端部（２６）との間で前記シャフト（２２）の周囲に配設され、膨出可能な上方部（３２）と、膨出可能な下方部（３４）とを有した膨張スリーブであって、前記上方部および下方部の双方が前記下穴の側壁に係合可能となっており、かつ、前記下方部（３４）は、前記上方部（３２）が外方へ膨出する前に外方へ膨出可能し前記側壁（１０３）に到達するようにした膨張スリーブ（３０）と、
第１の直径を有する第１の端部（４３）と、前記第１の直径よりも大きな第２の直径を有する第２の端部（４４）の間に実質的に円錐状の表面（４２）が形成され、かつ、前記シャフトのネジ部（２７）と係合可能なネジ孔（４５）を有するナット（４０）とを具備し、
前記シャフト（２２）の前記ネジ部（２７）が、前記ナット（４０）のネジ孔（４５）内を前進するとき、前記膨張スリーブの上方部（３２）よりも早く前記膨張スリーブの下方部（３４）が前記側壁（１０３）に到達可能なように、前記ナット（４０）の前記円錐面（４２）が前記膨張スリーブの下方部（３４）と係合し、かつ、前記シャフトの肩部（２８）が前記膨張スリーブの上方部（３２）と係合可能となっており、
前記ナット（４０）が、使用に際して、前記シャフト（２２）のネジ部（２７）が前記ナットのネジ孔（４５）に対して前進するとき、前記下穴の側壁（１０３）に係合して該ナット（４０）の回転が防止されるようになっている膨張アンカー。
【請求項２】
前記ナット（４０）は、使用に際して、前記シャフト（２２）のネジ部（２７）が前記ナットのネジ孔（４５）に対して前進するとき、前記下穴の側壁（１０３）に係合して該ナット（４０）の回転を防止するための少なくとも１つのエッジ（４９）を含む請求項１に記載の膨張アンカー。
【請求項３】
前記膨張スリーブの上方部（３２）が、複数の上指部（３３）を有し、前記下方部（３４）が複数の下指部（３５）を有しており、前記下指部（３５）が前記上指部（３３）よりも長くなっており、これにより前記シャフト（２２）のネジ部（２７）が前記ナット（４０）のネジ孔（４５）に対して前進するとき、前記上指部（３３）が外方へ膨出する前に前記下指部（３５）が外方へ膨出するようになっている請求項１に記載の膨張アンカー。
【請求項４】
前記肩部（２８）が前記シャフト（２２）の中心軸線に関して第１の角度を以て傾斜し、前記ナット（４０）の円錐面（４２）が前記シャフト（２２）の中心軸線に関して第２の角度を以て傾斜しており、これにより、前記ナット（４０）のネジ孔（４５）に対して前記シャフト（２２）のネジ部（２４）が前進するとき、前記膨張スリーブの上方部（３２）が外方へ膨出する前に前記下方部（３４）が外方へ膨出するようになっている請求項１〜３の何れか１項に記載の膨張アンカー。
【請求項５】
前記ナット（４０）が、前記シャフト（２２）の外径および前記膨張スリーブ（３０）の外径よりも大きな外径を有している請求項１〜４の何れか１項に記載の膨張アンカー。
【請求項６】
前記肩部（２８）の外径が前記膨張スリーブ（３０）の外径よりも大きくなっている請求項１〜５の何れか１項に記載の膨張アンカー。
【請求項７】
前記シャフトのネジ部（２７）が前記ナット（４０）のネジ孔（４５）に係合している請求項１〜６の何れか１項に記載の膨張アンカー。
【請求項８】
前記ボルト（２０）の頭部（２４）と前記膨張スリーブ（３０）との間に配設され前記肩部（２８）を形成する上部スリーブ（２９）を更に具備し、
前記頭部（２４）と前記ナット（４０）との間の前記ボルト（２０）のシャフト（２２）の部分が、前記上部スリーブ（２９）と前記膨張スリーブ（３０）の一方により覆われ、膨張アンカーの剪断性能が高められている請求項１〜７の何れか１項に記載の膨張アンカー。
【請求項９】
前記ボルト（２０）の頭部（２４）と前記上部スリーブ（２９）との間に配設されたワッシャ（５０）を更に具備し、
前記上部スリーブ（２９）が、面取りされた上下端（２５、２３）を有しており、
前記ワッシャ（５０）が前記ボルトのシャフト（２２）の直径よりも大きな内径の孔を有しており、
前記上部スリーブ（２９）の面取りされた上端（２５）が前記ワッシャ（５０）と前記ボルトのシャフト（２２）との間に楔状に進入するようになっている請求項８に記載の膨張アンカー。
【請求項１０】
下孔（１０１）に膨張アンカー（１０）を設置する方法において、
前記膨張アンアーが、頭部（２４）と、該頭部の反対側の端部（２６）と、ネジ部（２７）とを備えたシャフト（２２）を有するボルト（２０）と、前記シャフトの周囲に配設された膨張スリーブ（３９）と、前記シャフトのネジ部（２７）の周囲に配設されたネジ孔（４５）を有するナット（４０）とを具備し、
前記方法が、
前記ナット（４０）を前記下孔（１０１）に実質的に回転しないように固定し、
前記ボルト（２０）に締付トルクを付与して該ボルトを前記ナット（４０）に対して前進させ、
前記ボルト（２０）が前記ナット（４０）に対して前進する間、前記ナット（４０）の円錐面（４２）を前記膨張スリーブ（３０）の下方部（３４）に係合さることによって、該下方部を外方へ膨出させ、
前記ボルトが前記ナットに対して前進する間、前記シャフトの肩部（２８）を前記膨張スリーブの上方部（３２）に係合させることによって、該上方部を外方へ膨出させ、
前記上方部（３２）が外方に膨出する前に、前記膨張スリーブの下方部（３４）を外方に膨出させ前記下穴（１０１）の側壁（１０３）に到達させるようにし、
前記ナット（４０）を前記側壁に係合させることによって、該ナットが回転しないように前記下穴に固定させるようにした膨張アンカーの設置方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は下孔に設置可能な膨張アンカーに関し、特に、膨張アンカーをベース材料に予め形成された下孔に保持するために、下孔内で膨張可能で、かつ、下孔の側壁に係合可能な膨張スリーブを備えた膨張アンカーに関する。
【背景技術】
【０００２】
膨張アンカーは一般的に周知となっており、かつ、ベース材料に予め形成された下孔に膨張アンカーを設置することにより、目的物すなわち造作をベース材料に固定するためにしばしば用いられる。ベース材料は、膨張アンカーを設置するのに適したコンクリート、ブロック、モルタル等の材料である。例えばRowl-Bolt anchor（商標名）として一般的に周知のアンカーは一般的に、六角形の頭部を有する延長スリーブを備えたボルトと、ナイロン製の圧縮リングにより分離された膨張スリーブとを有している。これらは、エキスパンダーコーンすなわちナットによりボルトのシャフトの周囲に配置されている。エキスパンダーコーンはボルトのシャフトのネジ部の周囲に部分的に配置されており、かつ、このアンアーが下孔に押し込まれるとき、エキスパンダーコーンの大きなスロットが形成された端部がベース材料により圧縮され、ボルトを締結する間、ナットの回転を防止するようになっている。アンカーを締結するためにトルクが付与されると、エキスパンダーコーンがボルトの頭部の方へボルトシャフトと膨張スリーブの間に引き寄せられて膨張スリーブが下孔内で膨出し下孔の側壁に係合する。アンカーを更に締めつけると、ボルトシャフトのネジ部がエキスパンダーコーンの圧縮された端部に前進して、圧縮されたエキスパンダーコーンを外方へ膨出させる。膨張スリーブが膨張した後ナイロン製の圧縮リングが潰れることによりアンカーを更に締結することが可能となり、造作に対してボルトを引きつけることが可能となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記アンカーの膨張したナットは、然しながら、それ以上の固定性能を発揮しない。と言うのは、ボルトシャフトがナットを通して完全に押し込められた後には、ナットの圧縮された部分が更に膨張することができないからである。上記アンカーの固定効果の大部分は膨張スリーブが膨張することにより得られる。更に、ナイロン製の圧縮リングのために、膨張スリーブが膨出した後にはボルトは下孔内で更に前進することができない。そのために、造作をベース材料に挟持、固定する能力が制限されてしまう。シャフトの周囲にナイロン製の圧縮リングが配設されているので、アンカーの剪断性能が悪影響を受ける。つまり、ナイロン製の圧縮リングのためにボルトシャフトは該圧縮リングを配設した部分で金属製のスリーブにより補強されていないことになるので、圧縮リングの部分が剪断を受けやすくなる。
【０００４】
前記アンカーはナイロン製のプラグまたは他のカップ状の部材により、ボルトシャフトのネジの形成された先端部に部分的に配設されたエキスパンダーコーンの露出した先端を覆い、設置前および下孔に押し込み設置する際ににエキスパンダーコーンのネジ孔が損傷することを防止しなければならない。前記アンカーは、また、運搬および設置前の取扱において膨張スリーブが膨張することを防止するために、膨張スリーブとエキスパンダーコーンにテープを部分的に適用しなければならない。前記アンカーは、従って、エキスパンダーコーンにスロットを形成することを含めて、これらの構成要素のために製造、組立コストが比較的高くなる。これは、また、特に操作のための費用を高くする。
【０００５】
こうした問題に鑑み、膨張アンカーおよびその設置方法を改良する必要性がある。本発明の目的は、従来技術の問題を克服した新規な膨張アンカーおよびその設置方法を提供することである。
【０００６】
また、本発明の他の目的は、固定性能を改善した新規な膨張アンカーおよびその設置方法を提供することである。本発明の他の目的は、ベース材料に予め形成した下孔の側壁に係合可能な上方部と下方部とを有した膨張スリーブを設けることにより、固定性能を高めた新規な膨張アンカーおよびその設置方法を提供することである。
【０００７】
更に本発明の他の目的は、膨張アンカーのボルトの頭部とナットの間のシャフトの軸方向全長にわたって１または複数のスリーブを配設し、シャフトの周囲に配設され剪断性能を低下させる圧縮リングまたは他の部材を排除することにより、剪断性能を高めた新規な膨張アンカーおよびその設置方法を提供することである。
【０００８】
更に本発明の他の目的は、ベース材料に予め形成した下孔の側壁に係合可能な上方部と下方部とを有した膨張スリーブを設け、上方部が外方に膨出して下孔の側壁に係合する前に、下方部が外方に膨出して下孔の側壁に係合するように形成することにより、固定性能を高めた新規な膨張アンカーおよびその設置方法を提供することである。
【０００９】
更に本発明の他の目的は、引張荷重に対するズレを低減することを含む引張性能および剪断性能を高めることを含めた固定性能を高めた新規な膨張アンカーおよびその設置方法を提供すると共に、剪断および引張に関する工業規格に準拠した、或いは、同工業規格を越えた性能を有する膨張アンカーを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載の本発明は、概ね円筒状の側壁を有する下孔に設置可能な膨張アンカーにおいて、頭部と、該頭部の反対側の端部と、ネジ部とを備えたシャフトを有するボルトと、前記シャフトにおいて前記頭部と端部の間に設けられた肩部と、前記肩部と前記シャフトの端部との間で前記シャフトの周囲に配設され、膨出可能な上方部と、膨出可能な下方部とを有した膨張スリーブであって、前記上方部および下方部の双方が前記下穴の側壁に係合可能となっており、かつ、前記下方部は、前記上方部が外方へ膨出する前に外方へ膨出可能し前記側壁に到達するようにした膨張スリーブと、第１の直径を有する第１の端部と、前記第１の直径よりも大きな第２の直径を有する第２の端部の間に実質的に円錐状の表面が形成され、かつ、前記シャフトのネジ部と係合可能なネジ孔を有するナットとを具備し、前記シャフトの前記ネジ部が、前記ナットのネジ孔内を前進するとき、前記膨張スリーブの上方部よりも早く前記膨張スリーブの下方部が前記側壁に到達可能なように、前記ナットの前記円錐面が前記膨張スリーブの下方部と係合し、かつ、前記シャフトの肩部が前記膨張スリーブの上方部と係合可能となっており、前記ナットが、使用に際して、前記シャフトのネジ部が前記ナットのネジ孔に対して前進するとき、前記下穴の側壁に係合して該ナットの回転が防止されるようになっている膨張アンカーを要旨とする。
【００１１】
更に、請求項１０に記載の本発明は、下孔に膨張アンカーを設置する方法において、前記膨張アンアーが、頭部と、該頭部の反対側の端部と、ネジ部とを備えたシャフトを有するボルトと、前記シャフトの周囲に配設された膨張スリーブと、前記シャフトのネジ部の周囲に配設されたネジ孔を有するナットとを具備し、
前記方法が、前記ナットを前記下孔に実質的に回転しないように固定し、前記ボルトに締付トルクを付与して該ボルトを前記ナットに対して前進させ、前記ボルトが前記ナットに対して前進する間、前記ナットの円錐面を前記膨張スリーブの下方部に係合さることによって、該下方部を外方へ膨出させ、前記ボルトが前記ナットに対して前進する間、前記シャフトの肩部を前記膨張スリーブの上方部に係合させることによって、該上方部を外方へ膨出させ、前記上方部が外方に膨出する前に、前記膨張スリーブの下方部を外方に膨出させ前記下穴の側壁に到達させるようにし、前記ナットを前記側壁に係合させることによって、該ナットが回転しないように前記下穴に固定させるようにした膨張アンカーの設置方法を要旨とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、組み立て後、ベース材料１００に予め穿設された下孔１０１へ設置する前の膨張可能なアンカー（以下、膨張アンカーと記載する）１０の部分断面図である。下孔１０１は所定の内径を有し、概ね円筒形の側壁１０３を有している。図４は、ベース材料１００に形成された下孔１０１に設置された膨張アンカー１０を示している。図１を参照すると、膨張アンカー１０はボルト２０と、ナット４０によいりシャフト２０の周囲に配設、保持された膨張可能なスリーブ３０とを具備している。膨張アンカー１０は、代替的にシャフト２２に通す穴５２を有するワッシャ５０を含んでいてもよい。図４を参照すると、膨張アンカー１０は、ワッシャ５０とベース材料１００の表面１０２の間に造作Ｆを挟持している。造作Ｆは、例えば、金属プレート部材や、電気箱の金属パネル部材、より一般的に表面１０２に取付可能な他の造作部材とすることができる。
【００１３】
ボルト２０は、頭部２４、頭部２４の反対側の端部２６、ネジ部２７を含んでいる。本実施形態において頭部２４は拡大した六角形であるが、より一般的には、後述するように、アイフックや他の部材を含むボルト２０を緊結するための工具と係合可能な如何なる形状とすることもできる。ボルト２０は、また、頭部２４と端部２６の間または中間に配設された肩部２２を含んでいる。図１に示す実施形態では、肩部２８は、いわゆる段付ボルトと称される単一のボルトの大きな直径を有するシャフトの上方部と、小さな直径を有するシャフトの下方部の間の遷移部を形成している。図示しない代替実施形態では、肩部２８は、ユニタリボルトの環状の或いは部分的に環状の突起部により形成される。肩部２８は面取りされた或いは傾斜した表面２３を有している。表面２３はシャフト２２の中心軸線に関して第１の角度を以て傾斜しており、後述するように、膨張可能なスリーブ３０の膨張を制御すると共にその膨張を容易にする。
【００１４】
他の代替実施形態では、肩部２８は、図１、４に部分的に図示するボルトのシャフト２２に配設可能な独立した上部スリーブ部材２９により形成される。この実施形態では、上部スリーブ部材２９の下端および上端の両者には、斜面２３、２５が形成されている。ワッシャ５０は、シャフト２２の外径に対して大きな直径の開口部５３を有している。上部スリーブ部材２９の上端の斜面２５は、膨張アンカー１０が図４に示すようにワッシャ５０の開口部５３とシャフト２２の間に楔状に進入することができ、これにより造作Ｆが、好ましくは造作Ｆが薄い場合に、上部スリーブ部材２９の上端とワッシャ５０の間に挟持（クランプ）されることを防止している。そして、これは、造作Ｆの開口部が下孔１０１に対してオフセットされ、特に造作Ｆが薄い場合に生じやすい。上部スリーブ部材２９の上端とワッシャ５０の間への造作Ｆの挟持は絶対に避けるべきものである。と言うのは、この場合、アンカーの一部に沿った剪断力に耐えるのは、シャフト２２と上部スリーブ部材２９の合計の直径ではなくシャフト２２となるのでアンカー１０の剪断性能が低下するからである。本発明の関連する特徴によれば、上部スリーブ部材２９の下端および上端の斜面２３、２５は同じ角度を有しているので、膨張アンカー１０を組み立てる際に不適切に組み立てられる可能性がない。
【００１５】
膨張スリーブ３０は肩部２８とシャフトの端部２６の間においてシャフト２２の周囲に配設されている。図１において、膨張スリーブ３０は、膨張可能な上方部３２と膨張可能な下方部３４とを含んでいる。後述するように、ベース材料の下穴１０１に膨張アンカー１０を係合保持するために、上方部３２が膨張する前に、下方部３４が外方へ膨張することができる。図２を参照すると、上方部３２には少なくとも２つの複数の上指部３３が配設されており、下方部３４には少なくとも２つの複数の下指部３５が配設されている。これらの指部は、膨張スリーブ３０に設けられた長手方向に延びるスロット３６により形成されている。本実施形態による膨張スリーブ３０は、４つの上指部３３と、３つの下指部３５を含んでいる。他の実施形態では、３つの上指部と３つの下指部とを含むことができる。図１に示す構成では、膨張スリーブ３０は、その両端に傾斜した内側エッジ３８を有している。内側エッジ３８は後述するように、上方部３２および下方部３４が膨出することを容易にする。図２を参照すると、下指部３５は上指部３３よりも長く形成されており、シャフト２２のネジ部２７がナット４０に関して前進したときに、上指部３３が外方へ膨出するよりも早く下指部３５が外方へ膨出し易くなっている。然しながら、上下指部３３、３５は実質的に同じ長さに形成して、上指部３３が外方へ膨出するよりも早く下指部３５が外方へ膨出し易くする他の手段を採用しても良い。
【００１６】
ナット４０は実質的に円錐面４２を有している。円錐面４２は第１と第２の端部４３、４４の間に広がっている。第１の端部４３は第１の直径を有し、第２の端部４４は第２の直径を有している。ここで、第１の直径は第２の直径よりも小さくなっている。ナット４０の円錐面４２は、一般的に、下指部３４を拡げるのに適した楔状の表面であればよく、従って「円錐面」との用語は、上記の目的に用いることのできるナット４０の平坦な楔状の断面部分を含んでいる。円錐面４２はシャフト２２の中心軸線に関して第２の角度を有している。この角度は、後述するように、膨張スリーブ３０の膨出または膨張を容易にし、かつ、制御する。ナット４０は、また、シャフト２２のネジ部２７と係合可能な内ネジの形成されたネジ孔４５を有している。ネジ部２７が前記内ネジと係合することにより、ネジ部２７がナット４０に対して前進可能となる。ナット４０の第２の端部４４はテーパ部４６を有している。テーパ部４６により、後述するように、下孔に膨張アンカー１０を押し込むのが容易になる。ナット４０は、図示する実施形態において第２の端部４４により形成される大径部を有している。この大径部は上部スリーブ２９および膨張スリーブ３０を含めたボルト２０の外径よりも大きくなっており、ナット４０が下孔と係合して、シャフト２２のネジ部２７がナット４０と係合して、該ナット４０を貫通して前進する際ナット４０の回転が防止される。実際上、然しながら、ナット４０は下孔１０１内において無視し得る程度回転することもある。従って、ナット４０は下孔内において実質的に回転が防止されるのみである。ナット４０は、エッジ４９を形成する少なくとも１つの平面４８を前記大径部に含んでいる。エッジ４９は下孔の側壁１０３に係合することができる。図３に示す実施形態では、ナット４０は４つの平面４８と対応するエッジ４９とを有しており、エッジ４９は下孔１０１の側壁１０３と係合して、ボルト２０を締結する間ナット４０の回転を防止する。
【００１７】
図１に示す膨張アンカー１０は、組立後、ベース材料１００に予め形成された下孔１０１に装着する前の形状を示している。この特徴によれば、シャフト２２のネジ部２７はナット４０のネジ孔４５に係合しており、ナット４０はボルト２０のシャフト２２に膨張スリーブ３０および上部スリーブ２９を保持している。既述したように、ナット４０の外径は上部スリーブ２９の外径および膨張スリーブ３０の外径よりも大きく、ナット４０は、膨張スリーブ３０がナット４０の外径よりも外側に膨出することなく、下孔１０１の側壁１０３に膨張スリーブ３０が実質的に係合しないように、シャフト２２のネジ部２８に沿って配置されている。膨張スリーブの上方部３２および下方部３４を僅かに膨出させて、上方部３２が肩部２８と、そして下方部３４がナット４０の円錐面４２と重なり合うようにしてもよい。然しながら、この場合でも、上方部３２と下方部３４が外方へ膨出して下孔１０１の側壁１０３と係合し、下孔への膨張アンカー１０の設置を阻害してはならない。
【００１８】
本発明の他の特徴によれば、膨張スリーブ３０の下方部３４はナット４０と重なり合うように係合して、膨張アンカー１０を設置する前の組立、搬送、取扱に際して、ナット４０がシャフト２２のネジ部２７に対して緩むことを防止し、従来技術において該目的のために要するテープその他の固定手段の必要性がなくなる。ナット４０をシャフト２２に係合、保持することにより、ナットその他の要素が分離して紛失することが防止され、更に、ナット４０のシャフト２２からの部分的な分離が防止される。シャフト２２からのナット４０の部分的な分離によりナット４０のネジ孔４５が周囲の元素に曝されることが防止され、かつ、ネジ孔４５に堆積物が集まることが防止される。これらは、膨張アンカー１０の作用および設置に悪影響を与える。従って、膨張アンカー１０の設置に先立って、ナット４０を下方部３４に係合、保持させることにより、ナット４０の周囲元素への暴露が防止され、かつ、更に、代替的にナット４０のネジ孔４５に同じ目的を有するプラグその他の部材を配置する必要が無くなるとの有利な効果を奏する。
【００１９】
肩部２８および上部スリーブ２９の他の部位の外径が膨張スリーブ３０の外径以上となっていてもよい。然しながら、ナット４０の最大外径より小さく、膨張アンカー１０を下孔１０１内に押し込む際に膨張スリーブ３０が早期に膨出することを防止する。然しながら、上部スリーブ２９と下孔１０１の側壁１０３との間の空間が充分に狭く、膨張スリーブ３９が単に上部スリーブ２９の上にせりあがり重なり合うことを防止するために、上部スリーブ２９の外径は充分に大きくなければならない。本発明の他の特徴によれば、シャフト２２の端部２６が少なくともナット４０の先端まで達し、膨張アンカー１０を下孔内に押し込む際、シャフト２２のネジ部およびナット４０のネジ孔４５を保護できるようにナット４０をシャフト２２のネジ部２７に沿って位置決めしなければならない。これにより、また、ナット４０のネジ孔４５に破片が堆積、集積することが防止され、かつ、膨張アンカー１０を下孔１０１内に押し込む際にネジ孔４５が変形することが防止される。
【００２０】
１つの実施形態では、膨張アンカー１０は例えば５／８inchのドリルにより形成され約１６．５ｍｍから１６．８ｍｍの内径を有する下孔１０１に設置するように構成される。この寸法は、ドリルのタイプ、ベース材料、穿設条件などの要因により変化する。この実施形態では、肩部２８および上部スリーブの他の部位の外径は約１６．１ｍｍから１６．３ｍｍ、膨張スリーブ３０の外径は約１５．５ｍｍから１５．６ｍｍ、ナット４０の最大外径は約１７ｍｍから１７．１ｍｍとすることができる。上部スリーブ２９の外径を大きくすることにより剪断性能を高めることができる。然しながら、既述したように、上部スリーブ２９の外径を含めた肩部２８と下孔１０１の側壁１０３の間の隙間が大き過ぎて、ボルト２０を締結する際に膨張スリーブ３０が下孔１０１の側壁１０３と係合することなく自由に移動可能となってはならない。
【００２１】
設置の初期の段階では、膨張アンカー１０は外力により下孔１０１に軸方向に押し込められる。このとき、ナット４０のテーパ部４６により、アンカー１０の下孔１０１への挿入が容易になる。頭部２４またはワッシャ５０の下面がベース材料１００の表面１０２に着座するまで膨張アンカー１０を下孔１０１内へ押し込む設置形態がある。また、図４に示すように、膨張アンカー１０の頭部２４またはワッシャ５０とベース材料１００の表面１０２の間に造作Ｆを挟持するために、膨張アンカー１０を下孔１０１内に軸方向に押し込む設置形態がある。何れの設置形態でも、ボルト２０にトルクを与えて締結することにより、膨張アンカー１０および造作Ｆは最終的にベース材料１００の表面１０２に固定される。上部スリーブ２９およいワッシャ開口部５３を含む実施形態では、上部スリーブ２９の上端の斜面２５がワッシャ５０とシャフト２２の間に楔状に進入し、造作Ｆが上部スリーブ２９とワッシャ５０の間に挟持されることが防止される。
【００２２】
膨張アンカー１０が下穴１０１内に軸方向に挿入された後、ボルト２０にトルクを適用してボルト２０を締めつけ、下穴１０１に対して回転しないように固定されているナット４０に対して前進させる。ボルト２０がナット４０に対して締めつけられると、ナット４０はボルト２０の方へ軸方向に引き込まれ、シャフト２０と膨張スリーブ３０の間に進入し、ナット４０の実質的な円錐形の表面４２が膨張スリーブの下方部３４に係合すると共に、肩部２８が膨張スリーブの上方部３２に係合する。本発明の１つの特徴によれば、膨張スリーブの下方部３４は、上方部３２が外方へ膨出する前に先に膨出する。下方部３４は、該下方部が下穴１０１の側壁１０３に係合して、ナット４０が更に軸方向に移動できなくなり、これによりナット４０が下穴１０１内に固定されるまで、ナット４０が上方に移動するにつれ外方へ膨出する。ナット４０が下穴１０１内において軸方向に移動できなくなる位置へ接近すると、ボルト２０は下穴１０１内に進入を開始し、上方部３２が外方へ膨出し出して、ベース材料１００の表面１０２に膨張アンカー１０および造作が固定される。本発明のこの特徴によれば、膨張アンカー１０の締付け作用は、従来技術のアンカーのように圧縮部材の寸法により制限されず、ただ、膨張スリーブ３０の膨出作用により許容される軸方向の変位の（より大きな）範囲により制限される。これにより締付け性能が改善される。また、ボルト２０の締結を続けると、膨張スリーブ３０が外方に広がり続け、膨張スリーブ３０の膨出により下穴１０１の側壁１０３にはより大きな横断方向の力が作用する。これにより膨張スリーブ１０の固定(anchoring) 作用が改善される。上部スリーブ２９および膨張スリーブ３０が、ボルト２０の頭部２４とナット４０の間においてシャフト部分の全体に渡って配設されているので、膨張アンカー１０の全直径が大きくなり、膨張アンカー１０の剪断性能が強化され改善される。
【００２３】
膨張アンカー１０の１つの形態では、下指部３５が上指部３３よりも長くなっているので、上指部３３が外方へ広がって下穴の側壁１０３に係合する前に、下指部３５が外方に広がって下穴の側壁１０３に係合する。然しながら、他の形態では、肩部２８の斜面２３の第１の角度が、シャフト２２の中心軸線に関してナット４０の円錐面４２の第２の角度よりも大きく傾斜しているので、上指部３３が外方へ広がって下穴１０１の側壁１０３に係合する前に、下指部３５が外方に広がって下穴の側壁１０３に係合するようになっている。本発明の後者の実施形態では、膨張スリーブ３０の上方部３３および下方部３５は同じ長さを有していてもよい。と言うのは、肩部２８の斜面２３の第１の角度と円錐面４２の第２の角度により制御されるからである。他の形態では、膨張スリーブの上方部と下方部の膨出作用は、既述した特徴、構成の組合せにより制御される。作用において、下方部３４と上方部３２の膨出動作に重なり合いがあるかもしれないが、一般的に、下方部３４は、上方部３２が外方への膨出を開始する前に膨出を開始し、そして、下方部３４は下穴１０１の側壁１０３に係合してナット４０の軸方向の位置を固定し、以て、ボルト２０が下穴内に軸方向に移動可能となり、上方部３２が外方へ完全に膨出して、膨張アンカー１０および造作がベース材料１００に効果的に固定される。
【００２４】
図５は、本発明による５／８inchの膨張アンカーと、既述したタイプの従来技術のアンカー(Rawl-Bolt anchor 商標名）の性能曲線である。本発明の膨張アンカーは従来のアンカーと比較して極限荷重により特徴づけられるように比較的高い軸方向の引張荷重の下で作用し続ける。極限荷重は膨張アンカーが破損する、つまり、下孔から膨張アンカーが引き抜かれる前に測定された平均軸方向引張荷重である。この性能曲線からは、本発明の膨張アンカーの極限荷重の約２５％に相当する設計荷重が従来のアンカーと比べて相対的に高いことが分かる。
【００２５】
図５は、また、本発明による膨張アンカーおよび従来のアンカーの軸方向の引張荷重に対する軸方向のズレまたは変位(slippage or deflection)を示している。性能曲線は、非線形であるが、従来のアンカーが本発明の膨張アンカーと比較して、設計荷重および極限荷重において、軸方向のズレまたは変位が約３倍となっていることを示している。従って、本発明の膨張アンカーが従来の膨張アンカーに比べて著しくその保持性能が改善されている。
【００２６】
図５のグラフには、更に、国際建築協会(International Conference of Building Officials ICBO) の定める工業規格(ICBO Standard) の軸方向引張荷重に対する許容設計荷重限界が示されている。この工業規格は、設計荷重および極限荷重における許容変位限界を定める。これらは、ある膨張アンカーに負荷されるICBO定格荷重を定める。図５を参照すると従来のアンカーにおける極限荷重の２５％の荷重における軸方向の変位が、５／８inchの膨張アンカーに対する許容設計荷重限界での軸方向の変位１．４ｍｍ（０．０６５inch）を超過している。これは、上記工業規格の下では従来技術のアンカーに負荷できる定格荷重が低くなることを示している。つまり、極限荷重の２５％における軸方向の変位が上記工業規格の設計荷重限界における変位よりも大きい場合、上記工業規格の下での定格引張荷重は、上記工業規格の設計荷重限界と性能曲線の交点により決定される。これに対して本発明による膨張アンカーは、極限荷重の２５％における軸方向の変位は、５／８inchの膨張アンカーに対する許容設計荷重限界での軸方向の変位１．４ｍｍ（０．０６５inch）以内に充分に収まっている。従って、本発明による膨張アンカーの定格引張荷重は極限荷重の２５％となる。
【００２７】
本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明がこの実施形態に限定されず本発明の精神と範囲内で種々の変形と改良が可能であることは当業者の当然とするところである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明実施形態による膨張アンカーの部分断面図であり、ベース材料に形成された下孔に設置する前の状態を示す図である。
【図２】膨張スリーブの斜視図である。
【図３】図１の矢視線Ｉ−Ｉに沿う断面図である。
【図４】ベース材料の下孔に設置された膨張アンカーの部分断面図である。
【図５】本発明の膨張アンカーと従来技術の膨張アンカーの性能曲線である。
【符号の説明】
【００２９】
１０    膨張アンカー
２０    ボルト
２２    シャフト
２７    ネジ部
２９    上部スリーブ
３０    膨張スリーブ
４０    ナット
５０    ワッシャ
Ｆ    造作
【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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