特許 7402073 部材連結構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-12

(45)【発行日】2023-12-20

(54)【発明の名称】部材連結構造

(51)【国際特許分類】

   E04B 1/38 20060101AFI20231213BHJP

【ＦＩ】

E04B1/38 400Z

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020022764

(22)【出願日】2020-02-13

(65)【公開番号】P2021127606

(43)【公開日】2021-09-02

【審査請求日】2022-10-20

(73)【特許権者】

【識別番号】000001317

【氏名又は名称】株式会社熊谷組

(74)【代理人】

【識別番号】100141243

【弁理士】

【氏名又は名称】宮園 靖夫

(72)【発明者】

【氏名】増子 寛

(72)【発明者】

【氏名】青木 浩幸

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 真理恵

(72)【発明者】

【氏名】中里 太亮

(72)【発明者】

【氏名】前川 利雄

【審査官】土屋 保光

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－３１３９４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０６－０２０６０９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開平０１－１００８０３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００５－１８８７２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２１５７８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０１２９３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１２１２８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０３９８８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００２／００２５２１７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１０２２５１５８８（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０４Ｂ １／３８ － １／６１

Ｅ０４Ｂ １／２６

Ｆ１６Ｂ ５／００

Ｆ１６Ｂ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一方の部材に設けられた貫通孔と他方の部材に設けられた貫通孔とに軸が嵌合状態に貫通されたことによって部材同士が連結された部材連結構造であって、
軸が、軸材と、軸材の周囲を囲むように設けられた管と、当該軸材の外周面と管の内周面との間に充填された充填材とを備えて、各貫通孔の内周面との接触により当該各貫通孔の内周面に作用する支圧応力を小さくするための拡径軸であり、充填材がコンクリート又はグラウトであることを特徴とする部材連結構造。

【請求項2】

一方の部材に設けられた貫通孔と他方の部材に設けられた貫通孔とに軸が嵌合状態に貫通されたことによって部材同士が連結された部材連結構造であって、
軸が、軸材と、軸材の周囲を囲むように設けられた管と、当該軸材の外周面と管の内周面との間に充填された軸材側充填材と、管の外周面と貫通孔の内周面との間に充填された貫通孔側充填材とを備えて、各貫通孔の内周面との接触により当該各貫通孔の内周面に作用する支圧応力を小さくするための拡径軸であり、軸材側充填材及び貫通孔側充填材がコンクリート又はグラウトであることを特徴とする部材連結構造。

【請求項3】

部材の貫通孔と接触する拡径軸の外周部を形成する材料のヤング係数は、部材のヤング係数よりも大きいことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の部材連結構造。

【請求項4】

拡径軸の外径寸法が、軸材の外径寸法の数倍であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の部材連結構造。

【請求項5】

一方の部材と他方の部材との接触面が、凹凸面であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の部材連結構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、一方の部材に設けられた貫通孔と他方の部材に設けられた貫通孔とに軸材が嵌合状態に貫通されたことによって部材同士が連結された部材連結構造に関する。

【背景技術】

【0002】

一方の部材に設けられた貫通孔と他方の部材に設けられた貫通孔とにボルト等の軸材を貫通させて部材同士が連結された部材連結構造が知られている（特許文献１参照）。
当該部材連結構造では、軸材が部材の貫通孔の内周面に接触することにより当該部材の貫通孔の内周面に作用する支圧応力が大きくなる。
また、木質構造材に設けられた貫通孔にドリフトピン又はボルト等の軸材を貫通させる構造において、軸材と貫通孔の内周面との間に、木質構造材と同質の高強度木材製の補強材を設けて補強した部材連結構造が知られている（特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０００－４５５５９号公報

【文献】特開２００９－２１５７８６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、特許文献２の構造においても、軸材が高強度木材製の補強材の内周面と接触することにより当該補強材の内周面に作用する支圧応力が大きくなることには変わりはなく、当該補強材の変形や損傷等が生じ易くなり、当該部材連結構造の連結部分の強度、剛性が損なわれてしまうという課題は解消されない。
即ち、軸材の径が小さくなればなるほど、部材に形成された貫通孔の内周面と軸材の外周面との接触面の曲率が大きくなるので、軸材の外周面と木製部材に形成された貫通孔との接触により部材の貫通孔の内周面に作用する支圧応力が大きくなって、部材の貫通孔の変形や部材の損傷等が生じ易くなるため、部材の連結部分における強度、剛性が損なわれてしまう可能性がある。
本発明は、軸が接触する部材の貫通孔の内周面に作用する支圧応力を小さくできる部材連結構造を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明に係る部材連結構造は、一方の部材に設けられた貫通孔と他方の部材に設けられた貫通孔とに軸が嵌合状態に貫通されたことによって部材同士が連結された部材連結構造であって、軸が、軸材と、軸材の周囲を囲むように設けられた管と、当該軸材の外周面と管の内周面との間に充填された充填材とを備えて、各貫通孔の内周面との接触により当該各貫通孔の内周面に作用する支圧応力を小さくするための拡径軸であり、充填材がコンクリート又はグラウトであるか、又は、軸が、軸材と、軸材の周囲を囲むように設けられた管と、当該軸材の外周面と管の内周面との間に充填された軸材側充填材と、管の外周面と貫通孔の内周面との間に充填された貫通孔側充填材とを備えて、各貫通孔の内周面との接触により当該各貫通孔の内周面に作用する支圧応力を小さくするための拡径軸であり、軸材側充填材及び貫通孔側充填材がコンクリート又はグラウトであることを特徴とするので、拡径軸が接触する部材の貫通孔の内周面に作用する支圧応力を小さくでき、部材の貫通孔の変形や部材の損傷等の抑制効果に優れ、部材の連結部分における強度、剛性が損なわれ難い構成の部材連結構造を提供できる。
また、部材の貫通孔と接触する拡径軸の外周部を形成する材料のヤング係数は、部材のヤング係数よりも大きいことを特徴とするので、拡径軸が接触する部材の貫通孔の内周面に作用する支圧応力を小さくできるとともに、各部材と拡径軸との間での力の伝達が安定かつ良好に行われるようになる。
また、拡径軸の外径寸法が、軸材の外径寸法の数倍であることを特徴とするので、拡径軸が接触する部材の貫通孔の内周面に作用する支圧応力をより小さくできる。
また、一方の部材と他方の部材との接触面が、凹凸面であることを特徴とするので、各部材相互間の位置ずれ防止効果が向上して、貫通相互間の位置ずれ防止効果が向上するので、各部材の各貫通孔の内周面に作用する支圧応力軽減効果を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】実施形態１に係る部材連結構造を示す断面図。

【図2】実施形態１に係る部材連結構造を示す断面図。

【図3】実施形態１に係る部材連結構造を示す断面図。

【図4】実施形態２に係る部材連結構造を示す断面図。

【図5】実施形態３に係る部材連結構造を示す断面図。

【発明を実施するための形態】

【0007】

実施形態１
図１乃至図３に示すように、実施形態１に係る部材連結構造は、一方の部材Ａに設けられた貫通孔Ｈ１と他方の部材Ｂに設けられた貫通孔Ｈ２とに軸が嵌合状態に貫通されたことによって部材Ａ，Ｂ同士が連結された部材連結構造であって、軸が、軸材Ｃ１と、軸材Ｃ１の周囲を囲むように設けられた管Ｃ２とを備えた拡径軸Ｃである部材連結構造とした。

【0008】

図１は、例えば、一方の部材Ａを他方の部材Ｂで挟み込むようにして、一方の部材Ａに設けられた貫通孔Ｈ１と他方の部材Ｂに設けられた貫通孔Ｈ２とに拡径軸Ｃを嵌合状態に貫通させるとともに、軸材Ｃ１としての両端ねじ軸の両端のねじにそれぞれ座金Ｅ１及びナットＥ２を締結して、一方の部材Ａと他方の部材Ｂとを連結した部材連結構造である。

【0009】

図２は、例えば、一方の部材Ａに形成された溝Ａ１に他方の部材Ｂを挿入して、一方の部材Ａに設けられた貫通孔Ｈ１と他方の部材Ｂに設けられた貫通孔Ｈ２とに拡径軸Ｃを嵌合状態に貫通させるとともに、軸材Ｃ１としての両端ねじ軸の両端のねじにそれぞれ座金Ｅ１及びナットＥ２を締結して、一方の部材Ａと他方の部材Ｂとを連結した部材連結構造である。

【0010】

図３は、例えば、一方の部材Ａと他方の部材Ｂとを隣り合わせた状態にして、一方の部材Ａに設けられた貫通孔Ｈ１と他方の部材Ｂに設けられた貫通孔Ｈ２とに拡径軸Ｃを嵌合状態に貫通させるとともに、軸材Ｃ１としての両端ねじ軸の両端のねじにそれぞれ座金Ｅ１及びナットＥ２を締結して、一方の部材Ａと他方の部材Ｂとを連結した部材連結構造である。

【0011】

実施形態１に係る部材連結構造によれば、軸材Ｃ１の周囲を囲むように管Ｃ２を取付けた拡径軸Ｃ、即ち、軸材Ｃ１を管Ｃ２内に例えば嵌合状態で貫通させた拡径軸Ｃを作成するとともに、当該拡径軸Ｃの径に対応した径に形成された一方の部材Ａの貫通孔Ｈ１及び他方の部材Ｂの貫通孔Ｈ２に当該拡径軸Ｃを嵌合状態で貫通させて部材Ａ，Ｂ同士を連結したので、一方の部材Ａ及び他方の部材Ｂに設けられた各貫通孔Ｈ１，Ｈ２の内周面と拡径軸Ｃの外周面Ｄとの接触面の曲率を小さくできるため、拡径軸Ｃの外周面Ｄと各貫通孔Ｈ１，Ｈ２の内周面との接触により当該各貫通孔Ｈ１，Ｈ２の内周面に作用する支圧応力を小さくできる。即ち、拡径軸Ｃが各貫通孔Ｈ１，Ｈ２の内周面にめり込み難くなる。
従って、部材Ａ；Ｂの貫通孔Ｈ１，Ｈ２の変形や部材Ａ；Ｂの損傷等の抑制効果に優れ、部材Ａ；Ｂの連結部分における強度、剛性が損なわれ難い構成の部材連結構造を提供できる。

【0012】

実施形態２
図４に示すように、実施形態２に係る部材連結構造は、拡径軸として、軸材Ｃ１と、軸材Ｃ１の周囲を囲むように設けられた管Ｃ２と、当該軸材Ｃ１の外周面と管Ｃ２の内周面との間に充填されたコンクリートやグラウト等の充填材Ｃ３とで構成された拡径軸ＣＡを用いるようにした。充填材Ｃ３は、例えば座金Ｅ１に形成された図外の充填口を介して充填すればよい。

【0013】

尚、図４では、一方の部材Ａと他方の部材Ｂとを隣り合わせた状態で連結した部材連結構造を例示したが、実施形態２の拡径軸ＣＡを用いる形態は、図１に示したように、一方の部材Ａを他方の部材Ｂで挟み込むようにして連結した部材連結構造や、図２に示したように、一方の部材Ａに形成された溝Ａ１に他方の部材Ｂを挿入して連結した部材連結構造にも適用できることは言うまでもない。

【0014】

実施形態２に係る部材連結構造によれば、拡径軸として、軸材Ｃ１と、軸材Ｃ１の周囲を囲むように設けられた管Ｃ２と、当該軸材Ｃ１の外周面と管Ｃ２の内周面との間に充填されたコンクリートやグラウト等の充填材Ｃ３とで構成された拡径軸ＣＡを用いたので、一方の部材Ａ及び他方の部材Ｂに設けられた各貫通孔Ｈ１Ａ，Ｈ２Ａの内周面と拡径軸ＣＡの外周面ＤＡとの接触面の曲率を実施形態１よりもさらに小さくできるようになるため、拡径軸ＣＡの外周面ＤＡと各貫通孔Ｈ１Ａ，Ｈ２Ａの内周面との接触により当該各貫通孔Ｈ１Ａ，Ｈ２Ａの内周面に作用する支圧応力を実施形態１よりもさらに小さくできる。
従って、実施形態１よりもさらに部材Ａ；Ｂの貫通孔Ｈ１Ａ，Ｈ２Ａの変形や部材Ａ；Ｂの損傷等の抑制効果に優れ、部材Ａ；Ｂの連結部分における強度、剛性が損なわれ難い構成の部材連結構造を提供できる。

【0015】

実施形態３
図５に示すように、実施形態３に係る部材連結構造は、拡径軸として、軸材Ｃ１と、軸材Ｃ１の周囲を囲むように設けられた管Ｃ２と、当該軸材Ｃ１の外周面と管Ｃ２の内周面との間に充填された軸材側充填材Ｃ３と、管Ｃ２の外周面と貫通孔Ｈ１，Ｈ２の内周面との間に充填された貫通孔側充填材Ｃ４とで構成された拡径軸ＣＢを用いるようにした。
軸材側充填材Ｃ３及び貫通孔側充填材Ｃ４は、例えばコンクリートやグラウト等の充填材を用いればよい。軸材側充填材Ｃ３及び貫通孔側充填材Ｃ４は、例えば座金Ｅ１に形成された図外の充填口を介して充填すればよい。

【0016】

尚、図５では、一方の部材Ａと他方の部材Ｂとを隣り合わせた状態で連結した部材連結構造を例示したが、実施形態３の拡径軸ＣＢを用いる形態は、図１に示したように、一方の部材Ａを他方の部材Ｂで挟み込むようにして連結した部材連結構造や、図２に示したように、一方の部材Ａに形成された溝Ａ１に他方の部材Ｂを挿入して連結した部材連結構造にも適用できることは言うまでもない。

【0017】

実施形態３に係る部材連結構造によれば、拡径軸として、軸材Ｃ１と、軸材Ｃ１の周囲を囲むように設けられた管Ｃ２と、当該軸材Ｃ１の外周面と管Ｃ２の内周面との間に充填された軸材側充填材Ｃ３と、管の外周面と貫通孔の内周面との間に充填された貫通孔側充填材Ｃ４とで構成された拡径軸ＣＢを用いたので、一方の部材Ａ及び他方の部材Ｂに設けられた各貫通孔Ｈ１Ｂ，Ｈ２Ｂの内周面と拡径軸ＣＢの外周面ＤＢとの接触面の曲率を実施形態２よりもさらに小さくできるようになる。
よって、拡径軸ＣＢの外周面ＤＢと各貫通孔Ｈ１Ｂ，Ｈ２Ｂの内周面との接触により当該各貫通孔Ｈ１Ｂ，Ｈ２Ｂの内周面に作用する支圧応力を実施形態２よりもさらに小さくできる。
従って、実施形態２よりもさらに部材Ａ；Ｂの貫通孔Ｈ１Ｂ，Ｈ２Ｂの変形や部材Ａ；Ｂの損傷等の抑制効果に優れ、部材Ａ；Ｂの連結部分における強度、剛性が損なわれ難い構成の部材連結構造を提供できる。

【0018】

実施形態４
各部材Ａ，Ｂの貫通孔と接触する拡径軸の外周部を形成する材料として、ヤング係数が部材Ａ又は部材Ｂのヤング係数よりも大きい材料を用いるようにした。
尚、実施形態４における拡径軸の外周部は、実施形態１の拡径軸Ｃの場合は管Ｃ２であり、実施形態２の拡径軸ＣＡの場合は管Ｃ２であり、実施形態３の拡径軸ＣＢの場合は貫通孔側充填材Ｃ４である。

【0019】

実施形態４によれば、拡径軸の外周面と各貫通孔の内周面との接触により当該各貫通孔の内周面に作用する支圧応力を小さくできて、部材Ａ；Ｂの貫通孔の変形や部材Ａ；Ｂの損傷等の抑制効果に優れ、部材Ａ；Ｂの連結部分における強度、剛性が損なわれ難い構成で、かつ、各部材Ａ，Ｂと拡径軸Ｃとの間での力の伝達が安定かつ良好に行われるようになる部材連結構造を提供できる。

【0020】

実施形態５
拡径軸の外径寸法を、軸材Ｃ１の外径寸法の数倍、例えば、１．５倍以上（例えば１．５倍～３倍程度）に設定することにより、一方の部材Ａ及び他方の部材Ｂに設けられた各貫通孔の内周面と拡径軸の外周面との接触面の曲率を小さくできるようになるため、拡径軸の外周面と各貫通孔の内周面との接触により当該各貫通孔の内周面に作用する支圧応力をより小さくできる。

【0021】

実施形態６
一方の部材Ａと他方の部材Ｂとの接触面を、凹凸面に形成すれば、各部材Ａ，Ｂ相互間の位置ずれ防止効果が向上して、貫通相互間の位置ずれ防止効果が向上するので、各部材Ａ，Ｂの各貫通孔の内周面に作用する支圧応力軽減効果を向上できる。

【0022】

尚、一方の部材Ａ及び他方の部材Ｂの材料、軸材Ｃ１及び管Ｃ２の材料は、特に限定されず、当該一方の部材Ａ、他方の部材Ｂ、軸材Ｃ１、管Ｃ２は、木部材、金属部材、樹脂部材等で構成すればよい。
具体的には、例えば、一方の部材Ａを木製部材とし、他方の部材Ｂを金属部材とし、軸材Ｃ１及び管Ｃ２を金属部材としたり、あるいは、一方の部材Ａ及び他方の部材Ｂを木製部材とし、軸材Ｃ１及び管Ｃ２を金属部材とすればよい。

【0023】

また、管Ｃ２は、各部材Ａ，Ｂの各貫通孔を貫通して両端が各部材の外面よりも外側に突出しないで各部材の外面と同一平面上に位置されるような管長のものを用いることが好ましい。
また、軸材Ｃ１としては、両端ねじ軸の代わりに、ボルト又はドリフトピン等の軸材を用いてもよい。

【符号の説明】

【0024】

Ａ 一方の部材、Ｂ 他方の部材、Ｃ，ＣＡ，ＣＢ 拡径軸、Ｃ１ 軸材、Ｃ２ 管、
Ｃ３ 充填材又は軸材側充填材、Ｃ４ 貫通孔側充填材、
Ｄ，ＤＡ，ＤＢ 拡径軸の外周面、
Ｈ１，Ｈ２，Ｈ１Ａ，Ｈ２Ａ，Ｈ１Ｂ，Ｈ２Ｂ 貫通孔。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】