JP2015048579A - グレーチング - Google Patents

Abstract

【課題】ベアリングバー間に石等が詰まりにくく、また安価であり、且つ軽量で強度を必要とする用途にも汎用的に使用できるグレーチングを提供する。
【解決手段】本発明に係るグレーチングは、所定間隔を置いて互いに略平行に配置された複数のベアリングバーと、この複数のベアリングバーの両側端部と接合された２本のサイドバーと、この２本のサイドバーと平行して配置され且つ複数のベアリングバーの上面と接合されたクロスバーとを備え、ベアリングバーの上部の幅は下部の幅よりも大きく、ベアリングバーの中央部の幅は下部の幅よりも小さいことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、側溝等に用いるグレーチングに関するものである。

道路の側溝等の溝蓋として金属製のグレーチングが広く用いられている。この種のグレーチングの多くは、一定の間隔で設けた複数のベアリングバー（メインバーとも言う）の両端を２本のサイドバーを用いて固定し、さらに、サイドバーに平行にクロスバーを設けて複数のベアリングバーと圧接等で接合した構造を有している。ベアリングバーとサイドバーとの接合には、溶接や嵌合等が用いられる。

ベアリングバーの形状としては、断面がＴ字状のＴバーや断面縦長矩形のフラットバー、あるいは断面がＩ字状のＩバーが一般的であり（例えば、特許文献１。特に図３。）、溝蓋が用いられる場所等に応じて、最適なベアリングバー形状が選択される。

特開２０１０−２２９６９５号公報

Ｔバーは、グレーチングの表面部となる上部の幅を広くとり、それ以外の部分の幅を狭くした構成となっているため、他のベアリングバーに比較して軽量である。グレーチングの構成部品の内、かなりの体積はベアリングバーが占めるため、軽量のＴバーを用いることで、グレーチング全体の大幅な軽量化が可能である。したがって、材料コストの低減とともに、軽量化によりグレーチングの設置や溝内のメンテナンスが容易に行えるというメリットが生じる。

一方、Ｔバー自体は強度的に弱く、また、サイドバーとの接合面積も小さくなり且つ上部に接合部が偏るため、グレーチング全体として強度が小さくなる。そこで、接合強度を十分に確保するために、サイドバーとの接合として特別な方法を用いる等の工夫が必要であり、製造コストが高くなるといった問題があった。
さらに、Ｔバーの上部幅が広いため、自動車等の重量物が通過する際に、Ｔバーの上部端部に荷重が掛かると、Ｔバー全体を回転させる大きなトルクが発生し、Ｔバーとサイドバーとの接合が破壊される惧れがあった。例えば、隣接するＴバー間の隙間に石等が乗っている時に、自動車のタイヤがその石等を踏み越えるような場合、Ｔバーの上部端部に自動車の荷重がもろに掛かるため、Ｔバーに大きな回転トルクが発生する。そのため、Ｔバーを用いたグレーチングは、自動車が通る道路脇等に設置する側溝用のグレーチングには不向きであり、用途が著しく限定されるという問題もあった。
また、フラットバーやＩバーの場合、クロスバーを圧接による接合することができるが、Ｔバーは上部の表面積が大きいため、クロスバーを圧接による接合することが困難である。そのため、Ｔバーの下部に穴を開けて、そこにクロスバーを通して接合するといった余分な製造工程が必要となり、製造コストがさらに高くなるという問題があった。

断面縦長矩形のフラットバーは、グレーチングの表面部となる上部もその他の部分も同じ幅であるため、断面積が大きくなってしまい、Ｔバーに比べて、かなり重量が重くなるという問題があった。
また、隣接する２本のフラットバー間に石等が詰まりやすいという欠点もあった。フラットバー間に石等が詰まると、グレーチングの排水性能が劣化するだけではなく、外観的にも美観を欠くことになってしまう。

断面がＩ字状のＩバーは、フラットバーに比べて小さな断面積で、フラットバーと同等の強度を得ることが可能である。しかし、隣接する２本のＩバー間の中央部が広がった構成になっているため、フラットバーに比べても、さらに石等が詰まりやすくなるという課題があった。また、詰まった石等を取り除くことは、フラットバーに比べて、さらに困難である。

本発明は、上記の種々の問題を解決するためになされたものであり、新規なグレーチング構成を提案するものである。

本発明に係るグレーチングは、所定間隔で互いに略平行に配置された複数のベアリングバーと、当該複数のベアリングバーの両側端部と接合された２本のサイドバーと、当該２本のサイドバーと平行して配置され且つ上記複数のベアリングバーと接合されたクロスバーとを備え、上記ベアリングバーの上部の幅は下部の幅よりも大きく、上記ベアリングバーの中央部の幅は下部の幅よりも小さいことを特徴とする。

また、本発明に係るグレーチングは、ベアリングバーの上部の長手方向に垂直な断面が、最上辺の両端頂点において鋭角をなすことを特徴とする。

特に、本発明に係るグレーチングは、ベアリングバーの上部が、長辺が上に位置する台形形状であることを特徴とする。

さらに、本発明に係るグレーチングは、クロスバーが、複数のベアリングバーの上面と圧接により接合されることを特徴とする。

本発明に係るグレーチングは、前記のごとく構成されているので、ベアリングバー間に石等が詰まりにくく、万が一詰まった場合であっても容易に取り除くことが可能である。また、強度を損なうことなく、グレーチングの軽量化が可能である。

本発明に係る溝蓋の上面図である。 本発明に係る溝蓋の部分斜視図である。 本発明に係るベアリングバーの部分斜視図である。 本発明に係るベアリングバーに加わる垂直方向の力の説明図である。 本発明に係るベアリングバーに加わる回転を生じさせる力の説明図である。

実施の形態．
以下に、本発明に係るグレーチングに関する実施の形態について、図を用いて説明する。尚、以下の実施の形態は、本発明の一例であって、特に本発明をこの一例に限定するものではない。例えば、本実施の形態で示す形状や具体的な寸法等は良好な一例であって、これらに限定されるものでは無い。また、本実施の形態においては、細目のグレーチングを例にとって構成等を説明するが、並目のグレーチングであっても、以下に説明する発明の概念は同様に適用可能である。

まず、図１および図２を用いて、本発明に係るグレーチングの構成を説明する。
図１は、グレーチング１の上面図である。グレーチング１は、略一定間隔で平行に並んだ複数のベアリングバー２、ベアリングバー２の両端と接合された２本のサイドバー３、および、サイドバー３と平行に設けられ、ベアリングバー２の上部と接合された複数のクロスバー４から構成される。

図２は、グレーチング１を側方上部から見た部分斜視図である。この図においては、ベアリングバー２の断面形状を明示するために、サイドバー３は記載していない。ただし、サイドバー３の上下位置を２本の点線で示している。すなわち、サイドバー３は、ベアリングバー２とほぼ同じ高さの板であり、各ベアリングバー２の側面と溶接により接合されている。
なお、サイドバー３と各ベアリングバー２の側面と接合は、溶接に限らず、他の方法により接合しても良い。例えば、サイドバー３にベアリングバー２の形状に適合する穴を設けて嵌合により接合しても良い。

クロスバー４は、各ベアリングバー２の上部と圧接により接合されている。この接合に関しても、圧接に限らず、他の方法を用いても良い。

各ベアリングバー２は、図２に示すように、通常は一定間隔Ｐで平行に並んでいる。本実施の形態においては、１５ｍｍ間隔でベアリングバー２が並んでいる。
ベアリングバー２の形状については、さらに図３を用いて説明する。
ベアリングバーの形状は、大きく３つの部分に分けることができる。図３に示すように、上部２１、中央部２２、および下部２３である。

上部２１は、長手方向に垂直な断面が台形状であり、その上面には滑り止めを目的とした凹凸加工が施されている。上面の幅Ａは約５ｍｍである。
中央部２２は、断面が縦長矩形であり、その幅Ｂは約２．３ｍｍである。
下部２３は、断面が中央部２２から広がった家形の六角形であり、底部の幅Ｃは約３．５ｍｍである。

これらベアリングバー２各部の具体的な形状は、上記したものに限るわけでは無いが、特に留意すべきポイントについて、以下に説明する。

まず、最も大切なことは、各部の幅Ａ，Ｂ、Ｃが、

Ａ＞Ｃ＞Ｂ ――― （式１）

の関係を満たすことである。この関係を満たすことにより、隣接するベアリングバー２間の上部２１の隙間からグレーチングに入った石等の物体は、隣接するベアリングバー２間に止まることなく、高い確率で溝内に落下する。隣接するベアリングバー２間に生じる隙間の幅は上部２１が最も小さいので、その狭い隙間から入った物体は、より広い中央部２２や下部２３の隙間を通り抜けて溝内に落下する可能性が高い。

ただ、下部２３に物体がとどまる可能性もゼロではない。例えば、厚みがＡよりも小さな扁平な形状をした石が隣接するベアリングバー２間の上部２１の隙間からグレーチング１内に入り、下部２３に至るまでに回転して姿勢を変えて、下部２３に引っ掛かって止まることもあり得る。しかし、このような場合には、グレーチングの上から棒で石を突くことで簡単に溝内に石を落すことが可能である。あるいは、自動車等がグレーチング１上を通過する際の振動によっても、石が溝内に落下することも考えられる。いずれにしても、グレーチングに物体が一時的に留まることがあっても、詰まることは無い。

また、式１の関係を満たすことで、ベアリングバー２の断面積が小さくても、ベアリングバー２自体の剛性が高くなると同時に、グレーチング１全体としての強度を向上できる。すなわち、ベアリングバー２の軽量化、高剛性化、およびグレーチング１全体の強度向上が同時に達成できる。
以下、この理由について説明する。

グレーチング１上をトラック等の重量物が通過する際にベアリングバー２に生じる力は、図４に示す垂直真下方向の力、および図５に示すベアリングバー２を回転させる方向の力である。

まず、重量物がグレーチング１上にある場合、その荷重は、図４に示すように、ベアリングバー２を垂直に押し下げる力として作用する。この力は、ベアリングバー２を弓状に撓ませる力である。ベアリングバー２が弓状に撓んだ際には、ベアリングバー２の上部２１が大きな圧縮応力を受け、下部２３が大きな引張応力を受ける。

そこで、ベアリングバー２の上部２１と下部２３の幅を中央部２２よりも広くすることで、これらの大きな応力による変形をできるだけ小さく抑えることができる。このように、重量物の荷重により特に大きな応力が生じる部分の幅を大きくし、比較的小さな応力しか生じない中央部２２の幅を狭くすることで、ベアリングバー２の軽量化と高剛性化が実現できる。

なお、本考案に係るベアリングバー２の最大曲げ応力を決める断面係数は、断面積が同じである場合、フラットバーよりも大きくできることは当然であるが、Ｉバーよりもさらに大きくすることができる。これは、上部２１の幅が下部２３の幅よりも大きいため、断面二次モーメントを大きくできるためである。したがって、従来のＩバーと同じ最大曲げ応力を有する本考案に係るベアリングバー２の断面積は、従来のＩバーの断面積よりもさらに小さくできるので、一層の軽量化および材料コストの低減が可能である。

次に、図５を用いて、ベアリングバー２を回転させる方向の力が顕著に発生する場合を説明する。隣り合うベアリングバー２の間の隙間よりも大きな石５が、その隙間に乗っている時に、その石５の上をトラック等のタイヤが踏んだ場合、ベアリングバー２の上部２１の端部に、荷重が集中する。図５において、左側のベアリングバー２の上部２１の右端部には、矢印Ｅで示す方向に荷重が掛かる。同様に、右側のベアリングバー２の上部２１の左端部には、矢印Ｆで示す方向に荷重が掛かる。これらの荷重は、それぞれのベアリングバー２を回転させるトルクとなる。この回転トルクは、それぞれに掛かる荷重に上部２１の幅Ａの半分を掛けた大きさである。

ベアリングバー２の両側端部は、サイドバー３と接合し固定されているので、この固定力が上記の回転トルクに対抗し、ベアリングバー２が回転することを防いでいる。特に、ベアリングバー２の中心から遠い位置にある上部２１、および下部２３の両側端部とサイドバー３と接合力が、回転トルクに対抗に対する大きなトルクになるため、これら上部２１、および下部２３の幅を大きくした構造は、回転トルクに対しても強固な構造となっている。

すなわち、フラットバーに比較して、より小さな断面積で同様の回転トルクに耐えうる構造となる。
また、Ｔバーの場合には上部の幅が非常に広いため、その半分に比例する回転トルクは非常に大きなものとなってしまう。さらに、Ｔバーの両側端部とサイドバー３との接合面積は小さく、図５に示すような場合に生じる回転トルクに対してはそもそも非常に弱い構造である。

なお、以上に説明した図５のケースは回転トルクが顕著に生じる場合であるが、それ以外の場合、例えば、トラック等のタイヤがベアリングバーの端部を通過する際にも同様に回転トルクは発生する。

さらに、ベアリングバー２の上部２１の幅Ａを広くしたことで、従来のフラットバーやＩバーに比べて、グレーチング１に使用するベアリングバー２の本数を少なくすることが可能となり、さらなる軽量化と材料コストおよび組立コストの低減が可能となる。一般にベアリングバー２間の間隙の幅は、グレーチングの種類や用途により決まっている。例えば、細目の場合、間隙の幅はハイヒールの踵や杖の先が入らない幅であり、１０ｍｍ程度である。したがって、ベアリングバー２の配置ピッチは、１０ｍｍにベアリングバーの上面幅を足した長さになり、本実施の形態におけるグレーチングの場合、１５ｍｍとなる。一方、ベアリングバーとしてフラットバーを用い、本実施の形態におけるベアリングバー２と同様の剛性およびグレーチング全体の強度を得るためには、ベアリングバーの配置ピッチは１２〜１３ｍｍ程度となる。また、ベアリングバーとしてＩバーを用いた場合でも１３〜１４ｍｍ程度であり、本実施の形態におけるグレーチングの場合よりも狭ピッチとなり、したがって、多くのベアリングバーが必要となる。

次に大切なポイントは、上部２１の長手方向に垂直な断面形状を上面が長辺となる台形形状としたことである。このようにすることで、隣接するベアリングバー２間で対向するそれぞれの上部２１が形成する隙間に石等が挟まることを極力防ぐことができる。また、最大の圧縮応力が生じる最上面を最も長くしたことで、小さな断面積であってもベアリングバーとしてさらに大きな剛性を得ることができる。
すなわち、中心より最も遠い上面は断面二次モーメントに最も寄与する部分であるので、その部分の幅を最も長くしたので、同じ断面積で、断面係数を最も大きくすることができる。

また、上面を最も長くしたことで、クロスバー４との接合面積が増加し、グレーチング全体としての強度がさらに向上できるという利点も生じる。また、Ｔバーのように極端に幅が広くないため、低コストの圧接をクロスバーとの接合手法として用いることができる。

なお、上部２１の長手方向に垂直な断面形状を台形形状としたのは、製造上製作しやすいことも考慮してであるが、必ずしもこの形状に限ることは無い。上部２１の長手方向に垂直な断面形状に関して必要なことは、最上面が最も長くなることである。さらに、その最上面の両端の頂点において鋭角をなすことである。こうすることで、隣接するベアリングバー２の最上面は線で対向するため、面で対向する場合に比べて、より石等が詰まりにくくなる。
このことは、グレーチングの耐久性の観点から重要である。なぜなら、ベアリングバー２の最上面付近に石等が詰まった場合、その上をトラック等が通過すると、無理に石等を隣接するベアリングバー２間にさらに深く押込み、それによって、ベアリングバー２が変形したり、ベアリングバー２とサイドバー３との接合に損傷が生じることがあるためである。

以下において、本発明に係るグレーチングの特長をまとめる。
第一に、隣接するクロスバー間に石等の物体が詰まることがなく、したがって、排水性能と外観の美しさを保つことができる。特に、上部２１の長手方向に垂直な断面形状において、最上面を最も長くし、且つその最上面の両端の頂点において鋭角をなすようにしたので、上部２１付近にも物が詰まりにくく、ベアリングバー２が変形したり、ベアリングバー２とサイドバー３との接合に損傷が生じにくくすることができる。

第二に、ベアリングバーの断面積が小さくても、ベアリングバーの剛性を大きくすることができるとともに、グレーチング全体としての強度も高めることができる。したがって、グレーチングの軽量化、低コスト化が達成できるとともに、自動車等が頻繁に通過する場所にも使用可能であり、用途に制限が無い。

第三に、ベアリングバーの設置ピッチを大きくできるため、使用するベアリングバーの本数が少なくて済む。したがって、グレーチングのさらなる軽量化と低コスト化が達成できる。

第四に、グレーチング表面から見た外観に力強さがあり、頑丈なイメージを与えるという長所もある。ベアリングバーとしてフラットバーやＩバーを用いたグレーチングと比較して、ベアリングバーの幅が広いため、設置時に見たとき、力強さを感じさせる外観であり、グレーチングのデザインとして良い印象を与えることができる。

第五に、本発明に係るベアリングバーは、従来から長年使用されてきたＩバーと形状的に大きな差は無く、また同じ材料で構成できるため、長年に渡り実績のある製造プロセスにより製造できる。例えば、サイドバーやクロスバーとの接合方法は同じで良く、材料が同じであれば、長期的な接合の信頼性も保証される。
また、Ｔバーのようにサイドバーとの特別な接合方法は不要であり、クロスバーとの接合も圧接が利用できるため、製造コストも低廉となる。

なお、ベアリングバーを構成する材質としては従来よりＳＳ４００（鉄）が広く用いられている。これに代えて、より固い材質の金属を用いることも考えられる。硬い金属を用いることで、強度を高め、ベアリングバーの厚みを薄くすることができる。ただし、この場合には、上述した接合の信頼性等の問題が生じるとともに、材料強度を高めることで降伏点を大きくできたとしても、歪量は大きくなってしまい、トラック等が通過した際のグレーチングの跳ね上がり等を考慮したより複雑な設計が必要となる。

最後に、グレーチングが設置される具体的な場所について考察する。
グレーチングが最も良く使用される場所の一つは、道路脇である。道路は蒲鉾上に中央が盛り上がっているため、車等のタイヤで弾かれた石等が道路脇に集まりやすい。そのため、石等が詰まりにくいＴバーを用いたグレーチングが良い。しかし、道の中央に比べると頻度は小さいものの、道路脇もトラック等のタイヤが通過するので、強度面からＴバーを用いることは適切ではない。このような場所においては、重荷重に対応し且つ石詰まりを起こさない本発明に係るグレーチングが最も適切である。

また、最も石が詰まりやすい場所としては、神社の参道等の砂利道が考えられる。参道においては、多くの参拝者が歩行するため、ハイヒールの踵や杖の先等が挟まらないように、細目のグレーチングが用いられる。そして、細目のグレーチングは小石が非常に詰まりやすいため、石詰まりを起こさないグレーチングが望まれる。さらに、搬入用のトラック等も参道を通行するため、重荷重に対応できる強度が高いグレーチングが必要である。したがって、神社の参道のように砂利道に設置するグレーチングも、本発明に係るグレーチングが最適である。

１ グレーチング
２ ベアリングバー
３ サイドプレート
４ クロスバー
２１ 上部
２２ 中央部
２３ 下部

Claims (4)

1. 所定間隔を置いて互いに略平行に配置された複数のベアリングバーと、
   当該複数のベアリングバーの両側端部と接合された２本のサイドバーと、
   当該２本のサイドバーと平行して配置され且つ上記複数のベアリングバーと接合されたクロスバーと、
   を備え、
   上記ベアリングバーの上部の幅は下部の幅よりも大きく、
   上記ベアリングバーの中央部の幅は下部の幅よりも小さい
   ことを特徴とするグレーチング。
2. 上記ベアリングバーの上部の長手方向に垂直な断面は、最上辺の両端頂点において鋭角をなす
   ことを特徴とする請求項１に記載のグレーチング。
3. 上記ベアリングバーの上部の長手方向に垂直な断面は、長辺が上に位置する台形形状である
   ことを特徴とする請求項２に記載のグレーチング。
4. 上記クロスバーは、上記複数のベアリングバーの上面と圧接により接合される
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のグレーチング。