JP2002098119A - ヒューズボルト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】装置に過度な外力が作用した場合に予定した外
力の大きさで、特定箇所が破損する様にするヒューズボ
ルトを提供する。 【解決手段】ボルト６に所定の荷重で破断するくびれ部
７を形成したヒューズボルト。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、所定荷重を越える
外力が作用した場合に締結部が破断する様にしたヒュー
ズボルトに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】締結具の代表的なものとしてボルトが挙
げられ、締結部の強度は、ボルトの強度及びボルトによ
って締結される部材の強度により決定される。

【０００３】一般にボルトの強度は被締結部材が充分な
強度を有するとして、螺子部の強度即ち螺子山の有効径
での螺子山の幅に螺合長を掛けた面積に剪断破断応力を
掛けた強度、ボルト母材の強度即ちボルト母材の螺子部
谷径位置での面積に剪断破断応力を掛けた強度、或はボ
ルト母材の螺子部谷径位置での面積に引張り破断応力を
掛けた強度である。

【０００４】通常では、締結部の信頼性を確保する為、
締結部の強度は被締結部の強度と同等或は被締結部の強
度以上に設定される。

【０００５】図５は２つの部材、被締結部材１、被締結
部材２をボルト３により通常の手法で締結した場合を示
している。該ボルト３はボルト呼び径が充分大きく、螺
子部、ボルト母材共に引張り荷重Ｆ、剪断荷重Ｓに対
し、前記被締結部材１、被締結部材２の強度よりも大き
な強度を有している。

【０００６】斯かる場合に、該被締結部材１、被締結部
材２に過大な外力が作用した場合、前記ボルト３が損傷
することはなく、前記被締結部材１、被締結部材２が変
形、損傷更には破損する虞れがある。

【０００７】図６は２つの部材、前記被締結部材１、被
締結部材２を呼び径の小さいボルト５により締結した場
合を示している。該ボルト５は螺子部、ボルト母材共に
引張り荷重Ｆ、剪断荷重Ｓに対し、前記被締結部材１、
被締結部材２の強度よりも小さな強度となっている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】装置に過大な外力が作
用することが予想される場合に、破損個所を特定し、装
置の主要部分には被害が及ばない様にし、不測の事態が
発生するのを防止し、装置の信頼性を向上させる必要が
ある。

【０００９】斯かる要請に対し、上記図５で示した従来
の締結方法であると、ボルト３が充分な強度を有してい
るので、被締結部材１、被締結部材２、即ち装置自体が
破損、損傷する。この為、装置が使用不能となる等被害
が大きくなる。

【００１０】又、図６で示した従来の締結方法である
と、装置に過大な外力、例えば過大な引張り荷重が作用
した場合、前記ボルト５が破断する様に、該ボルト５の
呼び径を設定すればよい。

【００１１】上記した様に、締結部の強度は螺子部の強
度又はボルト母材の強度により決定されるが、螺子部の
強度は更に螺子部の加工精度にも大きく影響され、予定
された強度が得られないことがあり、過大な引張り荷重
が作用した場合螺子部が破損して前記ボルト５が抜脱す
ることがある。斯かる場合、該ボルト５が予定した外力
より小さな外力で損傷し、該ボルト５が充分な締結機能
を発揮しないばかりか、前記被締結部材１、被締結部材
２の螺子部を損傷することで、装置側に損傷を与えるこ
ととなる。

【００１２】本発明は斯かる実情に鑑み、過大な外力が
作用した場合に予定した外力の大きさで破断し、而も予
定した締結機能を充分に発揮し得る締結具を提供するも
のである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、ボルトに所定
の荷重で破断するくびれ部を形成したヒューズボルトに
係り、又くびれ部を複数形成したヒューズボルトに係
り、更に又破断荷重の異なるくびれ部を複数形成したヒ
ューズボルトに係るものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態を説明する。

【００１５】図１中、図５中で示したものと同一のもの
には同符号を付してある。

【００１６】被締結部材１にボルト挿通孔を穿設し、被
締結部材２に螺子孔を穿設し、前記被締結部材１に挿通
したボルト６を前記被締結部材２に螺合し、前記被締結
部材１と前記被締結部材２とを締結する。

【００１７】前記ボルト６の所定箇所に、前記被締結部
材１と被締結部材２との接合面を跨ぐ位置に、くびれ部
７を形成する。該くびれ部７の最小径位置での断面積Ａ
を、前記被締結部材１、被締結部材２の強度より充分に
小さい予定の荷重で破断する様に設定する。

【００１８】例えば、前記被締結部材１、被締結部材２
間に剪断荷重が作用する場合には、剪断破断応力をτと
し、予定する剪断荷重をＳとすると、Ｓ＝τ×Ａとなる
様断面積Ａを設定する。尚、ボルトの有効螺子部が予定
した破断荷重に対し、充分な強度であることは言う迄も
ない。更に、前記くびれ部７の切欠形状によって、該く
びれ部７の破断荷重が異なってくるが、実験等により切
欠形状の影響を調べておき、該くびれ部７の最小径を決
定する際に考慮する。尚、切欠形状の影響を少なくする
為、図示の如く該くびれ部７を曲面で形成するのが好ま
しい。

【００１９】又、予定する外力が引張り応力Ｆの場合
は、引張り破断応力をσとすると、Ｆ＝σ×Ａとなる様
断面積Ａを設定する。

【００２０】尚、前記被締結部材１、被締結部材２間に
剪断荷重が作用する場合は、前記くびれ部７の位置は前
記被締結部材１と被締結部材２との接合面である必要が
あるが、引張り荷重のみの場合は、螺合部を除き引張り
応力が発生する場所であればどこでもよい。

【００２１】上記くびれ部７により前記被締結部材１と
被締結部材２とを締結することで予定された荷重以上の
外力が該被締結部材１、被締結部材２間に作用した場
合、前記ボルト６は前記くびれ部７で確実に破断する。
従って、前記被締結部材１、被締結部材２が損傷しな
い。又、予期しない箇所での破損、損傷を防止できる。

【００２２】図２は他の実施の形態を示すものであり、
ボルト６がくびれ部７を複数箇所に有するものである。

【００２３】前記ボルト６はボルト長さが充分に長く、
１カ所のくびれ部７ａは被締結部材１と被締結部材２の
接合面と同位置であり、他のくびれ部７ｂは外力が作用
しない位置に形成されている。又、前記被締結部材１と
被締結部材２とを締結する為に、ロックナット９が使用
される。

【００２４】上記他の実施の形態に於いて、前記くびれ
部７ａとくびれ部７ｂの形状、最小径を同一とすれば、
前記くびれ部７ａで破断後、前記ロックナット９、くび
れ部７ａより先端側を除去し、前記くびれ部７ｂを前記
被締結部材１と被締結部材２との接合面の位置に合致さ
せることで、もう一度前記ボルト６の使用が可能とな
る。

【００２５】又、前記くびれ部７ａとくびれ部７ｂの形
状、最小径を変えることで、くびれ部の破断強度を変え
ることができる。

【００２６】

【実施例】図３、図４は前記ボルト６を使用した実施例
を示している。

【００２７】フレーム１１に的板１４を前記ボルト６で
取付けた場合であり、該ボルト６には剪断荷重が作用す
る場合である。

【００２８】矩形枠状のフレーム１１の縦枠１１ａに取
付け金具１２をビス１３により３個宛て固着する。尚、
中間の取付け金具１２ａは前記縦枠１１ａの長手方向の
中点に一致させる。前記取付け金具１２のビス挿通孔１
５は取付け位置が調整可能な様に、長孔となっている。

【００２９】前記フレーム１１には該フレーム１１と相
似形の４枚の的板１４が４分割位置にそれぞれ取付けら
れる様になっており、該的板１４の前記取付け金具１２
に対向する位置には螺子ブロック１６が固着されてい
る。

【００３０】而して、前記的板１４は前記取付け金具１
２に挿通した前記ボルト６を前記螺子ブロック１６に螺
着することで、前記取付け金具１２に固定され、又的板
１４，１４間は連結金具１７により連結されている。図
示していないが該連結金具１７にもボルト６が使用され
ている。尚、前記取付け金具１２の内、中間の取付け金
具１２ａについては、上下の前記的板１４，１４の共用
となっており、２本の前記ボルト６により上下の前記的
板１４，１４が前記取付け金具１２ａに固定される様に
なっている。

【００３１】以下作用について説明する。

【００３２】前記的板１４のいずれかに飛翔体（図示せ
ず）が衝突し、その衝撃力が予定した外力よりも大きい
場合、前記ボルト６のくびれ部７には破断荷重以上の荷
重が作用し、該くびれ部７が破断し、前記的板１４が支
持を失い外れる。

【００３３】前記くびれ部７の破断荷重は、前記フレー
ム１１及び取付け金具１２の強度より充分小さく設定し
ているので、該フレーム１１が損傷することはない。而
して、前記ボルト６の残材を除去することで、前記フレ
ーム１１を修復することなく、新たな前記的板１４を取
付けることができる。

【００３４】

【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、ヒュー
ズボルトに所定の荷重で破断するくびれ部を形成したの
で、装置に過大な外力が作用した場合、ヒューズボルト
が破断し、装置自体が損傷することが防止され、損傷は
最小限に抑えられ、又破損個所が特定されるので、修復
作業が容易に且つ能率的に行える。又、ヒューズボルト
に破断荷重の異なるくびれ部を複数形成することで、特
定箇所の設定破断荷重の調整を行える等の優れた効果を
発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す正面図である。

【図２】本発明の他の実施の形態を示す正面図である。

【図３】本発明の実施例を示す正面図である。

【図４】図３のＸ部拡大図である。

【図５】従来例の正面図である。

【図６】他の従来例の正面図である。

【符号の説明】

１ 被締結部材 ２ 被締結部材 ６ ボルト ７ くびれ部 ９ ロックナット １１ フレーム １２ 取付け金具 １６ 螺子ブロック １７ 連結金具

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボルトに所定の荷重で破断するくびれ部
   を形成したことを特徴とするヒューズボルト。
2. 【請求項２】 くびれ部を複数形成した請求項１のヒュ
   ーズボルト。
3. 【請求項３】 破断荷重の異なるくびれ部を複数形成し
   た請求項１のヒューズボルト。