JP2013002506A

JP2013002506A - ワンサイドボルト

Info

Publication number: JP2013002506A
Application number: JP2011132578A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Suzuki; 博之鈴木
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-06-14
Filing date: 2011-06-14
Publication date: 2013-01-07

Abstract

【課題】騒音を発生させることなく円滑にかつ確実に効率よく締結すると共に経済的に締結することができるワンサイドボルトを提供する。
【解決手段】ワンサイドボルト１は、軸部２の一方端に頭部３を有し他方端に雄ねじ部５を有するピン６と、ピン６の軸部外周に嵌合されるヘッドスリーブ７とテーパー部８付きテーパースリーブ９と、軸部の雄ねじ部５に係合するナット１２と、ヘッドスリーブ７とテーパースリーブ９間のピンの軸部外周に嵌合され周方向に拡張可能なリング１０を備えている。締結の際に、テーパースリーブ９のテーパー部８によってヘッドスリーブ７をテーパー状に拡張すると共にヘッドスリーブ７の内面とテーパースリーブの外面の間にリング１０を挿入させてヘッドスリーブ７を所定のテーパー状に拡張する。この拡張したヘッドスリーブ７とナット１２間で被締結部材１３、１４にピンの軸力を作用させて締結する。
【選択図】図１

Description

本発明は、建築物、橋梁等の構築物の被締結部材の締結に用いるワンサイドボルトに関し、特に締結する際にワンサイドボルトの軸力を被締結部材に効率的に作用させるワンサイドボルトに関する。

建築物、橋梁等の構築物等の被締結部材を結合する手段として高力ボルト（トルシア形高力ボルトを含む）が知られており、また、その高力ボルトの中で、被締結部材の片側より締結することができる、いわゆるワンサイドボルトも知られている。
このワンサイドボルトは、一端に頭部を有し他端側に雄ねじ部とピンテールを有するピンと、このピンの外周に嵌合するバルブスリーブ及びグリップスリーブと、ワッシャー及び上記ピンの雄ねじ部に係合するナットを備えており、このワンサイドボルトを被締結部材の挿通孔に片側より挿入し、締付け具を用いて締結する際にバルブスリーブにバルビング部を形成させ、このバルビング部とナットでワッシャーを介して被締結部材を挟持するようにして締結するものである。また、締結中にピンに生じる軸力（被締結部材の締結力）が所定の軸力値に達した時に、ピンテールを破断溝より破断させて締結している。

上記ワンサイドボルトは、このように被締結部材をバルビング部との間で挟持し、これをナットで締付けていくものであるから、被締結部材を締付ける力、すなわちピンに生じる軸力がバルブスリーブとグリップスリーブを押圧する力に一部利用され被締結部材の締結に全軸力を作用させることができないので、軸力の利用に無駄が生じ効率よく締結することができなかった。

そこで、バルブスリーブにバルビング部が形成された後に、バルブスリーブとグリップスリーブに軸力が作用しないようにする方法が考えられている。この方法は、特許第３２４７８１５号公報に示すように、ワッシャーにシェアワッシャーを設け、このシェアワッシャーをグリップスリーブに当接させ、バルブスリーブにバルビング部が形成され際に、グリップスリーブによってシェアワッシャーを剪断させグリップスリーブに直接軸力が作用しないようにしたものである。なお、この公報には、第１スリーブと第２スリーブを設け、この第２スリーブに剪断部を形成し、第２スリーブによって第１スリーブをテーパー状に拡張させた後に、バルブスリーブの剪断部を剪断して第２スリーブに軸力が作用しないようにしたことも開示されている。

特許第３２４７８１５号特許公報（段落「０００９」〜「００１２」、図２及び図３）

上記のようにシェアワッシャーをグリップスリーブで剪断するようにしたもの、あるいは第２スリーブの剪断部を設けこの剪断部を剪断するようにしたものは、いずれもシェアワッシャーの剪断部及び第２スリーブの剪断部を所定の荷重で剪断するものであって、このように所定の荷重で剪断するように設定することは設計上大変難しく、設定にバラツキが生じ易い。また、シェアワッシャーの場合は、ワッシャーを剪断する際に高音が発生し、周辺に騒音をもたらし環境の面においても問題があり、しかも第２スリーブに剪断部を設けたものは、ピンの周囲に形成される狭い間隙に剪断部を設けるものであるから簡便に製作することができないものであった。

また、上記のような従来のトルシア形高力ボルトは、締付け具を用いて締結する際に、先ず一次締付け用の締付け具を用いて初期の締付けを行い、次に他の種類の本締め用の締付け具を用いて本締めを行うので、別途二種の締付け具を用意する必要があり不経済でもあった。しかも、ワンサイドボルトの場合は、このように一次締付け用と本締め用の双方の機能を併せ持つ締付け具は存在していなかった。

本発明は、このような問題点を解消するものであって、騒音を発生させることなく円滑にかつ確実に効率よく締結することができ、しかも締結を経済的に行うことができるワンサイドボルトを提供しようとするものである。

本発明は、軸部の一方端に頭部を有し他方端のグリップ側に雄ねじ部を有し被締結部材の挿通孔に挿入されるピンと、ピンの軸部外周に嵌合され一方端がピンの頭部に当接するヘッドスリーブと、ヘッドスリーブに当接するようにピンの軸部外周に嵌合されその当接側にテーパー部を有するテーパースリーブと、軸部の雄ねじに係合しテーパースリーブに当接するワッシャーを有するナットを備え、上記ヘッドスリーブとテーパースリーブ間のピンの軸部外周に嵌合され周方向に拡張可能なリングを設け、上記ナットを回動させて被締結部材を締結する際に、テーパースリーブのテーパー部によってヘッドスリーブをテーパー状に拡張すると共にヘッドスリーブの内面とテーパースリーブの外面の間にリングを挿入させてヘッドスリーブを所定のテーパー状に拡張し、この拡張したヘッドスリーブとワッシャーで挟持する被締結部材にピンの軸力を作用させて被締結部材を締結するようにしたものである。

ピンの軸部外周に嵌合されるリングは、一巻き半や二巻きなどのように一部重なり部分を有するコイルばね状体に形成され、このコイルばね状体を拡張した際にほぼ一巻きほどの状態になるように形成されている。なお、コイルばね状体の端面を平坦にしておくと、リングを安定して拡張することができる。また、このコイルばね状体に代えて、一重のリング体の一部を切断し拡張可能なＣ形リング状体としたり、周方向に拡張可能な材料を用いて一重のリング体としたりすることができる。

テーパースリーブのテーパー部に形成される斜面は、この斜面の傾斜角度Ａがヘッドスリーブの拡張がし易いように約２５°〜３０°に形成されている。なお、この角度Ａはその他の角度とすることができる。

また、ヘッドスリーブの被締結部材側の端面には、この端面に接するリングが押圧によってテーパースリーブの外面とヘッドスリーブの内面の間に挿入し易いように斜面（少し湾曲させてもよい）に形成することができる。更にこのヘッドスリーブの被締結部材側の端面あるいはその両端面には、ヘッドスリーブをテーパースリーブによって拡張した際に、ヘッドスリーブのそれぞれの端面が被締結部材あるいは被締結部材及びピンの頭部の当接面にほぼ全面で接するように斜面を設けることができる。これらの斜面の傾斜角度Ｂは、約７０°〜８０°に形成されている。なお、この角度Ｂはその他の角度とすることができる。

上記ヘッドスリーブには、被締結部材側に軸方向に沿うようにスリットを１本または２本〜４本等複数本設けることができ、これによってヘッドスリーブをテーパー状に拡張し易くすることができる。スリットの幅は、線状、スリット状など適宜の幅とすることができ、また、スリットの長さは適宜のものとすることができる。なお、複数本のスリットを設ける場合には、等間隔に設けるのが好ましい。

ピンのグリップには、所定の軸力の６０％の軸力で破断する破断溝を有する第一ピンテールと、所定の軸力で破断する破断溝を有する第二ピンテールを設けることができる。第一ピンテールの破断溝と第二ピンテールの破断溝は、上記の軸力でそれぞれ破断するように溝の深さや幅等が調整される。

被締結部材の締結は、ピンのグリップを支持しナットを回動するように構成された専用レンチ等の締付け具を用いて行われる。この締付け具には、ピンのグリップの形状によって種々のタイプのものがあり、ピンのグリップに設けたピンテールを把持するタイプのものは、ピンテールの表面に把持し易いようにスプラインやセレーション等が形成されている。また、上記ピンのグリップを断面六角形等の多角形の軸で支持するようにしたタイプのものは、ピンテールの端面部にこの軸が挿入可能な多角形の穴が形成されている。

上記ワンサイドボルトのピン、ヘッドスリーブ、テーパースリーブ、ナット、ワッシャー（フランジ付きナットの場合は、フランジ部分がワッシャーの役目をなす）は、通常の高力ボルト（トルシア形高力ボルトを含む）等のように、一般構造用圧延鋼材（ＳＳ材）、機械構造用炭素鋼材（ＳＣ材）、クロームモリブデン鋼材（ＳＣＭ材）等の棒鋼材、形鋼材、合金鋼材等を用いて作ることができ、また、リング部分は、冷間圧造用炭素鋼線材（ＳＷＣＨ材）等の線材等を用いて作ることができる。

ワンサイドボルトには、適宜、焼入れを施すことができ、その際にテーパースリーブが拡張し易くなるように所定の部分をアニーリングするようにしてもよい。

ピンに形成される雄ねじは、三角形状、台形状、角形状、鋸歯形状等の適宜のねじ機能を有する断面形状に形成することができる。

本発明は、上記のようにピンの軸部外周にリングが設けられているので、締結する際にリングがヘッドスリーブとテーパースリーブの間に介在しヘッドスリーブを十分にテーパー状に拡張することができ、締結を安定して確実に行うことができる。また、拡張したヘッドスリーブとワッシャーで挟持する被締結部材にピンの全軸力を作用させることができるので、軸力を効率よく締結することができる。更に、従来のように騒音を発生することがないから環境を害するおそれがない。

また、本発明は、所定の軸力の６０％の軸力で破断する第一ピンテールと、所定の軸力で破断する第二ピンテールを有しているので、一台の締付け具で第一ピンテールによる一次締付けした後に第二ピンテールによる本締めを行うことができ、迅速かつ経済的に締結することができる。
更に、ピンの軸部外周に嵌合するリングが一部重ね合わされた部分を有するコイルばね状体に形成され、これを周方向に拡張した際にほぼ一巻きとなるように形成されているので、テーパースリーブよって円滑にかつ楽にリングを拡張することができる。

本発明のワンサイドボルトを示す断面図である。ワンサイドボルトによる締結状態（Ａ）〜（Ｅ）を示す縮小断面図である。ピンの正面図である。ヘッドスリーブの断面図である。テーパースリーブの断面図である。リングの正面図である。図６に示すリングの平面図である。他の実施例のワンサイドボルトを示す断面図である。図８に示すワンサイドボルトによる締結状態を示す断面図である。図８に示すピンの正面図である。ヘッドスリーブの他の例を示す断面図である。ヘッドスリーブの更に他の例を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図１〜図１２を参照して説明する。
図１に示すように、ワンサイドボルト１は、軸部２の一方端に頭部３を有し他方端のグリップ４側に雄ねじ部５を有するピン６と、ピンの軸部外周に嵌合しテーパー状に拡張されるヘッドスリーブ７と、ピンの軸部外周に嵌合し上記ヘッドスリーブ７をテーパー状に拡張するテーパー部８を有するテーパースリーブ９と、ヘッドスリーブ７とテーパースリーブ９間のピン６の軸部外周に嵌合するリング１０と、軸部の雄ねじ部５に係合するフランジ（ワッシャー）１１付きナット１２を備えている。なお、上記リング１０は、図６及び図７に示すように、ほぼ一巻き半状（端部の略半巻き部分が平坦になるように半切されている）のコイルばね状体に形成され周方向に拡張可能になっており、拡張した際に一巻き状となるように形成されている。

ピン６の軸部外周に嵌合されるヘッドスリーブ７、テーパースリーブ９及びリング１０は、その外径がほぼピンの頭部３の外径にほぼ一致するように形成されている。
ワンサイドボルト１は、ピン６の軸部２にグリップ４側からヘッドスリーブ７を挿入して軸部外周に嵌合し、次にリング１０とテーパースリーブ９を順次挿入して嵌合し、その軸部のグリップ４に形成される雄ねじ部５にフランジ１１付きナット１２を係合して組み立てられる。

この組み立てたワンサイドボルト１を用いて、被締結部材１３、１４を締結する場合について、図２（Ａ）〜図２（Ｅ）を参照して説明する。
先ず、図１に示すワンサイドボルト１をピンの頭部３側から被締結部材１３、１４（図示のものは２つの部材で構成されているが、その他３つなど複数の部材で構成することがある）の締結部に形成された挿通孔１５、１６に挿入し、ナット１２のフランジ１１（ワッシャー）を被締結部材１３の表面に当接させる（図２Ａ）。

次に、ピン６のグリップ側の端面部に形成された断面六角形の支持穴１７に締付け具１８のインナースリーブ１９の断面六角形の支持軸部２０を挿入してピン６を支持し、締付け具１８のアウタースリーブ２１をナット１２に係合してナットを回動させる。これによってヘッドスリーブ７とテーパースリーブ９の間に介在するリング１０がテーパースリーブ９のテーパー部８によって徐々に拡張される（図２Ｂ）と共に、そのテーパー部８によってヘッドスリーブ７が徐々にテーパー状に拡張される（図２Ｃ）。

次に、更にナット１２を回動させると、リング１０が被締結部材１４の裏面に当接し（図２Ｄ）、以後はリング１０が被締結部材１４の裏面に押し当てられ、ヘッドスリーブ７のテーパースリーブ側端面に形成された斜面２２に沿ってテーパースリーブ９の外面とヘッドスリーブ７の内面の間に挿入される。このリング１０の拡張によってヘッドスリーブ７が更に拡張し、ヘッドスリーブ７の斜面２２が被締結部材１４の裏面にほぼ全面で当接する（図２Ｅ）。
ここで、ナット１２を更に回動させると、被締結部材１３、１４が拡張されたヘッドスリーブ７とナットのフランジ１１（ワッシャー部）間で挟持されて、軸力が所定の軸力の６０％に達するように一次締めされ、その後に所定の軸力が作用するように本締めされて締結が終了する。

上記リング１０によってヘッドスリーブ７をテーパー状に拡張する際に、上記のようにヘッドスリーブ７の被締結部材側端面に斜面２２を設けておくと、リング１０がテーパースリーブ９の外面とヘッドスリーブ７の内面の間に入り易くなり、拡張を一層円滑に行うことができる。また、図１１に示すように、ヘッドスリーブ７のピンの頭部側端面にも斜面２３を設けておくと、ヘッドスリーブ７が拡張した際に、ヘッドスリーブ７の斜面２３がピンの頭部３の当接面２４にほぼ全面で接するようになり、一層安定して締結することができる。

図８〜図１０のものは、ワンサイドボルト１の他の実施例を示す。この実施例では、図１に示す実施例と比較してピン６のグリップ４に第一ピンテール２５と第二ピンテール２６を有すること、及びナット２７とワッシャー２８が別体になっていることを除いて、ほぼ図１に示すワンサイドボルト１とほぼ同様の形態のものである。したがって、同様の部材に対しては図１に示す実施例と同じ符号を付して以下説明する。

第一ピンテール２５と第二ピンテール２６には、それぞれのピンテールに対応して軸部２に破断溝２９、３０が形成されており、軸力が所定の軸力の６０％に達する一次締めの際に第一ピンテール２５が破断溝２９で破断し、次に第二ピンテール２６を把持して軸力が所定の軸力に達した本締めの際に、第二ピンテール２６が破断溝３０で破断するように形成されている。この場合、第二ピンテール２６の破断溝３０が第一ピンテール２５の破断溝２９より深く形成されていて切断し易くなっている。

締結の際に、第一ピンテール２５と第二ピンテール２６を締付け具３１で把持できるように、第一ピンテール２５と第二ピンテール２６の外周面には、同様のスプライン３２が施されており、このスプライン部分を締付け具３１のインナースリーブ３３で把持するようにしている。また、ナット２７には締付け具３１のアウタースリーブ３４が係合されており、ナットを回動可能にしている。

図１２に示すヘッドスリーブ７は、被締結部材側の部分にスリット３５（図示のものでは４本）が設けられており、このスリット３５によってヘッドスリーブ７を拡張し易くしている。

１ワンサイドボルト２軸部３頭部５雄ねじ部６ピン７ヘッドスリーブ８テーパー部９テーパースリーブ１０リング１１フランジ１２、２７ナット１３、１４被締結部材１８、３１締付け具２２、２３斜面２５第一ピンテール
２６第二ピンテール２９、３０破断溝３５スリット

Claims

軸部の一方端に頭部を有し他方端のグリップ側に雄ねじ部を有し被締結部材の挿通孔に挿入されるピンと、ピンの軸部外周に嵌合され一方端がピンの頭部に当接するヘッドスリーブと、ヘッドスリーブに当接するようにピンの軸部外周に嵌合されその当接側にテーパー部を有するテーパースリーブと、軸部の雄ねじに係合しテーパースリーブに当接するワッシャーを有するナットを備え、上記ヘッドスリーブとテーパースリーブ間のピンの軸部外周に嵌合され周方向に拡張可能なリングを設け、ナットを回動させて被締結部材を締結する際に、テーパースリーブのテーパー部によってヘッドスリーブをテーパー状に拡張すると共にヘッドスリーブの内面とテーパースリーブの外面の間にリングを挿入させてヘッドスリーブを所定のテーパー状に拡張し、この拡張したヘッドスリーブとワッシャー間の被締結部材にピンの軸力を作用させて締結するようにしたことを特徴とするワンサイドボルト。
リングは、一部に重ね合わせ部を有するようコイルばね状体に形成され、このコイルばね状体が周方向に拡張した際にほぼ一巻きとなるように形成された請求項１に記載のワンサイドボルト。
ヘッドスリーブの被締結部材側の部分に軸方向に一本または複数本のスリットを設けた請求項１または２に記載のワンサイドボルト。
ヘッドスリーブをテーパー状に拡張した際に、ヘッドスリーブの被締結部材側端面がほぼ全面で被締結部材に接するようにヘッドスリーブの被締結部材側端面に斜面を設けた請求項１〜３のいずれかに記載のワンサイドボルト。
ヘッドスリーブをテーパー状に拡張した際に、ヘッドスリーブのピン頭部側端面がほぼ全面でピン頭部の当接面に接するようヘッドスリーブのピン頭部側端面に斜面を設けた請求項４に記載のワンサイドボルト。
ピンのグリップの端面に、締結の際にグリップを支持するための断面多角形の軸部挿入用の穴を設けた請求項１〜５のいずれかに記載のワンサイドボルト。
ピンのグリップに、所定の軸力の６０％の軸力で破断する破断溝を有する第一ピンテールと、所定の軸力で破断する破断溝を有する第二ピンテールを設けた請求項１〜５のいずれかに記載のワンサイドボルト。