JP5082070B2 - 結合装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えばトンネル用のセグメントの結合等に用いられる結合装置に関する。より詳細には、本発明は、雄側金具と雌側金具とを有し、締結しようとする部材（例えば、トンネル用セグメントの様な構造体）の各々に雄側金具或いは雌側金具を取り付け、雄側金具を雌側金具に挿入することにより、雄側金具を設けた部材と雌側金具を設けた部材とを結合、或いは締結する結合装置に関する。

雄金具を雌金具に挿入するだけで、締結しようとする部材（例えば、トンネル用セグメントの様な構造体）同士を確実に結合することができる結合装置が望まれる。

しかし、従来技術では、雄金具を雌金具に挿入するのに必要な押し込み荷重が過大である。
また、雄金具を雌金具に挿入し難く、或いは、雄金具と雌金具とを組み込み難いことが多い。
さらに、雄金具を雌金具に挿入した後に、ガタツキ（いわゆる「目開き」）が大きい。
このように、従来技術においては、種々の問題が存在する。

これに対して、締結すべき部材の各々に雄側継手と雌側継手を固定し、雄側継手は雄ピンを有しており、雌側継手はケーシングと雌側ボルトを有しており、ケーシングの雄側端面隅部の内周面は、そこに当接する雌側ボルトが雄側へ付勢されたならば半径方向内方へ移動する様に傾斜面或いは湾曲面が形成されており、雄ピンと雌側ボルトとが係合するように構成された結合装置が提案されている（特許文献１参照）。
この結合装置は非常に優れているが、雌側継手をセグメントに取り付けた後、雌側継手中央の雄ピンを挿入するための開口から浸水して、雄側継手と雌側継手が結合される以前の段階で、雌側継手の内部構造が発錆する恐れがある。

特開２００８−３８５５０号公報

本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、雌側継手をセグメントに取り付けた後、雄側継手と雌側継手が結合される以前の段階で、雌側継手の内部構造が発錆することを防止可能な結合装置の提供を目的としている。

本発明によれば、締結すべき第１の部材（Ｍ１）に雄側継手が固定され、第２の部材（Ｍ２）に雌側継手が固定され、前記雄側継手は雄側ボルト（１０）で構成され、前記雌側継手はケーシング（１１）と複数の雌側ボルト（１２）とを有しており、ケーシング（１１）の雄側端部近傍における内周面には、そこに当接する雌側ボルト（１２）が雄側へ付勢されたならば半径方向内方に移動する様に傾斜面（１７４）が形成されており、前記雄側ボルト（１０）と前記雌側ボルト（１２）とが係合するように構成された結合装置において、雄側ボルト（１０）は前記複数の雌側ボルト（１２）と噛み合う第１の雄ネジ（４）と雌ネジが形成されていない領域（６）と第２の雄ネジ（７）とで構成され、前記雄ネジが形成されていない領域（６）に断面が部分円弧状のストッパ（３）が円周方向全域に形成されており、ケーシング（１１）の雄側端部に係合する蓋状部材（１８）を備え、該蓋状部材（１８）の半径方向内方には雄側ボルト（１０）が貫入される貫通孔（１８０）が形成されており、且つ、外周面にはケーシング（１１）の内周面に形成して雌ネジ（１１ｂ）と螺合する雄ネジ（１８２）が形成され、ケーシング（１１）の雄側端部の内周面（１１ｉ）には雌ネジ（１１ｂ）が形成され、前記蓋状部材（１８）の外周面に形成された雄ネジ（１８２）がケーシング（１１）の雄側端部の内周面（１１ｉ）に形成された雌ネジ（１１ｂ）に螺合しており、前記蓋状部材（１８）の貫通孔（１８０）における雄側の端部にはストッパ（３）が収容される面取り部（１８４）が形成されると共に、雄側端面には２個所の工具係合用の盲穴（１８５）が形成され、前記雌側ボルト（１２）のヘッド側はガイドプレート（１３）に取付けられ、雌側ボルト（１２）の側端部にはスプリングシート（１４）が当接しており、ケーシング（１１）の端を閉塞するエンドプレート（１６）と前記スプリングシート（１４）との間にはスプリング（１５）が収容されており、前記雌側継手（２０）の蓋状部材（１８）の雌側に設けたテーパリング（１７）のテーパー部（１７４）に前記スプリング（１５）で押圧された前記雌側ボルト（１２）の先端が係合する構成である。

また、本発明によれば、テーパリング（１７）の外周（１７０）がケーシング（１１）の内周（１１ｉ）に接触しているのが好ましい。

さらに本発明によれば、テーパリング（１７）と蓋状部材（１３）との間に円環状耐震ゴム（６０）が介装するのが好ましい。

上述する構成を具備する本発明によれば、ケーシング（１１、１１Ａ、１１Ｂ）の雄側端部に係合する蓋状部材（前蓋１８）を備え、蓋状部材（１８）の外周面に形成された雄ネジ（１８２）がケーシング（１１、１１Ａ、１１Ｂ）の雄側端部内周面（１１ｉ）に形成された雌ネジ（１１ｂ）に螺合するので、ケーシング（１１、１１Ａ、１１Ｂ）の雄側端部に蓋状部材（１８）を取り付けあるいは取り外すことが容易に行われる。
そして、雌側継手（２０、２０Ａ〜２０Ｄ）をセグメントに取り付けた後、雄側継手（１０）と雌側継手（２０、２０Ａ〜２０Ｄ）が結合される以前の段階で、製造から出荷までの間は、蓋状部材として、雄側ボルト（１０）が貫入される貫通孔が形成されていないものをケーシング（１１、１１Ａ、１１Ｂ）の雄側端部に螺合することにより、蓋状部材が水の浸入を遮断するので、雌側継手（２０、２０Ａ〜２０Ｄ）の内側（ケーシング１１、１１Ａ、１１Ｂの内側）に水が浸入せず、防錆効果を発揮する。

雄側継手（雄側ボルト１０）と雌側継手（２０、２０Ａ〜２０Ｄ）が結合する場合には、蓋状部材（１８）として、雄側ボルト（１０）が貫入される貫通孔（１８０）が形成されているものを、ケーシング（１１、１１Ａ、１１Ｂ）の雄側端部に螺合する。これにより、雄側ボルト（１０）を雌側継手（２０、２０Ａ〜２０Ｄ）内に貫入して、雄側継手と雌側継手（２０、２０Ａ〜２０Ｄ）とを結合することが出来る。
また、雌側継手（２０、２０Ａ〜２０Ｄ）がセグメントに取り付けられた後、蓋状部材（１８）とケーシング（１１、１１Ａ、１１Ｂ）の雄側端部の螺合を解除することにより、雌側継手（２０、２０Ａ〜２０Ｄ）の内部をメンテナンスすることや、防錆処理等を行うことが可能となる。

また、本発明において、雄側継手（雄側ボルト１０）と雌側継手（２０、２０Ａ〜２０Ｄ）を結合した際に蓋状部材（１８）の面取り部（１８４）には、雄側継手（１０）の前記突起（３）の中心軸線方向について半分（図１では、ストッパ３の左側半分）のみが収容される様に構成すれば、雄側継手（１０）が固定されたセグメントと、雌側継手（２０、２０Ａ〜２０Ｄ）が固定されたセグメントとの間で外力が作用して、両者の相対的位置が変位しようとして、セグメントの境界部分（図１のケーシング１１の端面１９）に剪断力が作用した場合に、負荷可能な剪断力が最大な部分によって、当該剪断力を負荷或いは支持することが出来る。

蓋状部材（１８）の面取り部（１８４）に雄側継手（１０）の前記突起（３）の半分（図１では、ストッパ３の左側半分）のみが収容されるのであれば、セグメントの境界部分（図１のケーシング１１の端面１９）に雄側継手（１０）の突起（３）が配置されることになる。そのため、前記剪断力は当該突起（３）に作用する。ここで、当該突起（３）は、雄側継手（１０）の半径方向外方に突出しており、雄側継手（１０）において外径寸法が最も大きく、雄側継手（１０）において負荷可能な剪断力が最大となる部分である。
そのため、蓋状部材（１８）の面取り部（１８４）に雄側継手（１０）の前記突起（３）の半分（図１では、ストッパ３の左側半分）のみを収容することにより、雄側継手（１０）を取り付けたセグメントと雌側継手（２０、２０Ａ〜２０Ｄ）を取り付けたセグメントの境界（１９）に剪断力が作用したときに、当該剪断力は、負荷可能な剪断力が最大な箇所である前記突起（３）によって負荷或いは支持されるのである。

さらに本発明において、傾斜面（テーパー１７４）が形成された部材（テーパーリング１７）が、貫通孔の内径が同一な領域（１７２）と、雄側継手（１０）から離隔する側に行くに連れて内径が増加する（テーパー１７４が形成されている）領域を有して構成されていれば、内径が同一な貫通孔（１７２）により、第１の雄ネジ（４）の芯出しが行なわれる。そのため、雄側ボルト（１０）を雌側継手（２０、２０Ａ〜２０Ｄ）に挿入する際に、挿入方向が雌側継手（２０、２０Ａ〜２０Ｄ）の中心軸に対して傾斜してしまうことが防止される。
ここで、雄側継手（１０）から離隔する側に行くに連れて貫通孔の内径が増加する（テーパー１７４が形成されている）領域（図３（２）参照）のみを有している場合には、図３（２）で示されている様に、貫通孔において内径が最も小さい部分（Ｗ）が雄側ボルトに当接したときに、当該端部（Ｗ）が変形してしまう恐れがある。
しかし、貫通孔の内径が同一な領域（１７２）が設けられているので、雄側継手（１０）から離隔する側に行くに連れて貫通孔の内径が増加する領域（１７４）の雄側端部（Ｗ１：図３（１）参照）は、内径が同一の貫通孔（１７２）に連続しており、その強度が補強されている。そのため、当該雄側端部（Ｗ１）にボルトが衝突しても、破損することや、変形することが防止される。そして、貫通孔の内径が同一寸法である円筒状部分（１７２）は、テーパーが形成されている貫通孔（１７４）の雄側端部Ｗ１の強度を向上する作用効果を奏する。

本発明の第１実施形態において、雄側継手を雌側継手に挿入した状態を示す正面図である。 第１実施形態における雄側継手の正面図である。 第１実施形態におけるテーパーリングと従来技術に係るテーパーリングとを比較して示す正面図である。 第１実施形態における前蓋の取り付け、取り外しのための工具の概要を示す図である。 第１実施形態における雌側継手をセグメントに固定するための構造を示す正面図である。 図５のＹ矢視図である。 第１実施形態における雄側継手をセグメントに固定するための構造を示す正面図である。 第１実施形態における雄側継手をセグメントに固定した状態を示す模式側面図である。 第１実施形態で、雄ピンが適正に雌側継手に挿入された状態を示す断面図である。 第１実施形態で、雄ピンが偏奇して雌側継手に挿入された状態を示す断面図である。 本発明の第２実施形態において、雄側継手を雌側継手に挿入した状態を示す正面図である。 本発明の第３実施形態において、雄側継手を雌側継手に挿入した状態を示す正面図である。 第３実施形態における雌側継手をセグメントに固定するための構造を示す正面図である。 本発明の第４実施形態において、雄側継手を雌側継手に挿入した状態を示す正面図である。 第４実施形態における雌側継手をセグメントに固定するための構造を示す正面図である。 本発明の第５実施形態における雌側継手をセグメントに固定するための構造を示す正面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１〜図８は、本発明の第１実施形態に係る結合装置（結合装置全体に符号１００を付す）を示している。
図１において、係る結合装置１００は、雄側ボルト（以下、「雄ピン」と記載する）１０と、雌側継手２０から構成されている。

雄ピン１０は図２において単独で示されている。図２で示すように、雄ピン１０は、第１の軸部１及びを有し、第２の軸部２の径寸法は第１の軸部１と等しい。
第１の軸部１と第２の軸部２との境界部には、断面が部分円弧状の突起（以下、「ストッパ」と記載する）３が、周方向全域に亘って形成されている。
ストッパ３は、雌側継手２０のケーシング１１内に雄ピン１０を挿入した際に、ストッパ３の箇所よりも第２の軸部２側の領域が雌側継手２０内に挿入することを防止する機能を奏するものであり、以って、雄ピン１０の挿入長さを決定するための位置決め部材としての役目を担っている。

図２において、第１の軸部１の左端は、円錐台形の先端部５として構成されている。第１の軸部１の先端部５側（図２における左側）の領域には、第１の雄ネジ４が形成されている。第２の軸部２には右端側に第２の雄ネジ７が形成されている。
なお図２において、符号６は、雄ネジが形成されていない領域を示している。

第１の雄ネジ４は、例えば、Ｍ６ボルト或いはＭ２０ボルトの雄ネジと同一種類であり、第１の雄ネジ４の外径も、Ｍ６ボルト或いはＭ２０ボルトの外径と同一に設定することが出来る。
ここで、雄ピン１０の外径がＭ１６と同一の場合には、第１の雄ネジ４の中心軸方向（図２では左右方向）長さは、例えば４０ｍｍである。
そして、雄ピン１０の外径がＭ２０と同一の場合には、第１の雄ネジ４の中心軸方向長さは、例えば４５ｍｍである。
第１の雄ネジ４の中心軸方向の長さは、当該雄ネジ４（と同一種類のネジ山）と噛み合うナットの中心軸方向長さの３倍以上で、いわゆる「切りが良い」数値に設定されている。

図示の実施形態において、雄ピン１０の第１の雄ネジ４と雌側継手２０の雌側の複数のボルト１２は、雄ピン１０における第１の雄ネジ４の全周に亘って噛み合う訳ではない。その点で、第１の雄ネジ４の全周に亘って噛み合うナット（図示せず）に比較して、中心軸方向の単位長さ当たりの締結力（或いは結合力）は弱くなっている。
図１、図２の実施形態では、第１の雄ネジ４と雌側継手２０の雌側の複数のボルト１２において、中心軸方向の単位長さ当たりの締結力或いは結合力は、第１の雄ネジ４とナット（図示せず）とが噛み合っている場合の１／３程度と想定している。そして、第１の雄ネジ４の中心軸方向長さを、同一外径のボルト（第１の雄ネジ４と同種類のネジ山）と噛み合うナット（図示せず）の中心軸方向長さの３倍以上に設定した。

ここで、雄ピン１０の第１の雄ネジ４と、第１の雄ネジ４と係合する雌側継手２０における後述する複数の雌側のボルト１２とは、ネジの種類及び等級を選ばず、ネジピッチについても特に限定するものではない。
図示は省略するが、雄側及び雌側の双方において、係合するための構成としては、螺旋状のネジのみならず、独立した複数の溝であってもよい。或いは、雄側、雌側の何れか一方を、ネジ（あるいは溝）を形成せず且つ比較的軟らかい平滑な部材で構成し、他方のネジ（或いは、溝間の部分）を当該比較的軟らかい平滑な部材に食い込ませることによって結合してもよい。

雄ピン１０の第２の雄ネジ７は、結合されるべき部材（例えば図示しないトンネル用セグメント本体に接続される結合部材３０：図５参照）に設けられた雌ネジ３４（図５参照）と螺合する。
図８で示すように、結合部材３０は雄側のセグメントＭ１に一体的に取り付けられ、以って、雄ピン１０はセグメントＭ１と締結される。

図１において、雌側継手２０は、ケーシング１１、複数の雌側のボルト１２、ガイドプレート１３、スプリングシート１４、リターンスプリング１５、エンドプレート１６、テーパーリング１７、蓋状部材（以下、「前蓋」と記載する）１８を有している。
ケーシング１１は、全体が円筒形状であり、雄側端部（図１では右端部）の内周１１ｂには雌ネジが形成されている。そして、雌ネジが形成されている雄側端部の内周１１ｂの直径（内径）は、ケーシング１１における内周１１ａの直径（内径）よりも大きい。

ケーシング１１の雄側端部の内周１１ｉには、中空のテーパーリング１７が配置されている。ここで、テーパーリング１７の外周１７０は、ケーシング１１における内周１１ａから離隔している。換言すれば、テーパーリング１７の外周１７０と、ケーシング１１における内周１１ａは、間隔δを隔てている。
テーパーリング１７は複数の雌側のボルト１２に当接しており、雌側のボルト１２はリターンスプリング１５で雄側（図１では右側）に付勢されている。そのため、テーパーリング１７は、複数の雌側のボルト１２により前蓋１８側に押圧されているため、ケーシング１１における内周１１ａから間隔δを隔てた状態で保持される。
中空のテーパーリング１７は、領域１７２と領域（テーパー部）１７４を有している。テーパーリング１７の領域１７２は中空部分の内径が同一である。また、領域（テーパー部）１７４の中空部分の内径は、雄側から離隔する側（図１では左側：雌側）に行くに連れて増加している。
テーパーリング１７は、雄ピン１０や雌側のボルト１２よりも硬度が高い（硬い）材料、例えばＳ４５Ｃ熱処理材（鋼材）により製造されている。

前蓋１８は、全体が円筒状で、外周全域に雄ネジ１８２が形成されている。前蓋１８の内周１８０における雄側（図１では右側）の端部には、テーパー部（面取り）１８４が形成されている。
前蓋１８の内周１８０は、雄ピン１０を貫通させるための貫通孔を構成している。
図１で示すように、前蓋１８の内周１８０における雄側端部の面取り部１８４には、雄ピン１０のストッパ３が丁度半分（図１ではストッパ３の左半分）だけが収容されている。

図８で示すように、雄ピン１０と雌側継手２０は、それぞれセグメントＭ１、Ｍ２に固定される。そして、雄ピン１０が固定されたセグメントＭ１（図８参照）と、雌側継手２０が固定されたセグメントＭ２（図８参照）との境界部分が、図１の端面（ケーシング１１の右端面）１９となる。
テーパー部１８４に雄ピン１０のストッパ３が丁度半分だけ収容されることにより、セグメントの境界部分（図１の端面１９）には、雄ピン１０のストッパ３が配置される。
換言すれば、ストッパ３は、雄ピン１０を雌側継手２０のケーシング１１内に挿入する際の位置決め材料となる。

図１で示すように、前蓋１８の雄ネジ１８２をケーシング１１の雌ネジ１１ｂに螺合すると、前蓋１８の雌側端部（図１では左端）は、テーパーリング１７の雄側端部（右端）に当接する。ここで、テーパーリング１７は、ケーシング１１の内周の境界部１１ｃに当接している。
図１において、前蓋１８の左右方向寸法は、雄ピン１０と雌側継手２０とが結合した状態で前蓋１８の左端が、ケーシング１１の内周の境界部１１ｃに当接しているテーパーリング１７の右端１９に接触するように設定されている。

雄ピン１０が固定されたセグメントＭ１（図８参照）と、雌側継手２０が固定されたセグメントＭ２（図８参照）との間で外力が作用して、セグメントＭ１とセグメントＭ２の相対的位置が変位しようとする場合には、セグメントＭ１、Ｍ２の境界部分（図１の端面１９）に剪断力が作用する。
図１で示すように、テーパー部１８４に雄ピン１０のストッパ３が丁度半分だけ収容された状態では、セグメントの境界部分（図１の端面１９）に雄ピン１０のストッパ３が配置される。そのため、前記剪断力を負荷するのはストッパ３となる。
図面で明示されている様に、雄ピン１０において、ストッパ３は外径寸法が最も大きく、負荷可能な剪断力が最大となる部分である。
すなわち、テーパー部１８４に雄ピン１０のストッパ３を丁度半分だけ収容することにより、雄ピン１０を取り付けたセグメントＭ１と雌側継手２０を取り付けたセグメントＭ２の境界に剪断力が作用したときに、当該剪断力は、負荷可能な剪断力が最大な箇所であるストッパ３が負荷或いは支持する。

前蓋１８の右端面には、２箇所に工具係合用の盲穴１８５が形成されている。
この盲穴１８５には、図４で概要を示すような工具４０の２本のピン４４が挿入される。そして、盲穴１８５にピン４４を挿入した状態で工具４０を回転することにより、前蓋１８をケーシング１１の雄側端部に締め込み、或いはケーシング１１の雄側端部から分離することが出来る。
工具４０の２本のピン４４の距離（ピッチ）Ｐ４４は、前蓋１８の２箇所の工具係合用盲穴１８５のピッチＰ１８５と等しく、２本のピン４４の外形寸法は、盲穴１８５に挿入可能な寸法に設定されている。

図１において、雌側のボルト１２は、ヘッド側（図１の左端）の直径が雄ネジ形成部より小さく形成され、雄側の端部（図１の右端）が、テーパー状に形成されている。
複数の雌側ボルト１２のヘッド側はガイドプレート１３に取り付けられる。
なお、ガイドプレートに複数の雌側ボルト１２のヘッド側を取り付ける構造については、特許文献１で開示されているのと同様である。
複数の雌側ボルト１２のヘッド側端面には、スプリングシート１４が当接するように配置されている。

ガイドプレート１３の中央には、図示しない挿通孔が形成され、雄ピン１０の先端部（左端部）５が当該挿通孔に挿通されると、ケーシング１１内における雄ピン１０の芯出しが可能なように構成されている。
ケーシング１１の左端面は、エンドプレート１６によって閉塞されている。
また、ケーシング１１の中空部におけるスプリングシート１４と、エンドプレート１６との間の領域には、付勢用のリターンスプリング１５が収容されている。

図１の状態では、リターンスプリング１５は圧縮されており、リターンスプリング１５の弾性反撥力により、雌側継手２０の雌側ボルト１２は、図１における右方に付勢される。
リターンスプリング１５のよって図１における右方に付勢された雌側ボルト１２は、テーパーリング１７のテーパー部１７４を右方向（雄側）に移動し、雌側ボルト１２の先端は、ケーシング１１における半径内方に移動するので、雌側ボルト１２は雄ピン１０の第１の雄ネジ４に圧着することになる。
雄ピン１０と雌側ボルト１２が圧着することによって、雌側セグメントＭ２（図８）と雄側セグメントＭ１（図８）とが締結される。

雄ピン１０及び／又は雌型継手２０は、例えば、図８で示す様に、トンネルライニング用のセグメントＭ１、Ｍ２に取り付けられる。係るセグメントは、製造から出荷まで、例えば１年くらい掛かる。
ここで、特許文献１に開示されている結合装置では、雌側継手を一度セグメントに取り付けると、その内部構成の防錆等が図れない。
特許文献１の継手において、セグメントに埋め込まれた雌側継手は、その中央に雄側ピンを挿入するための開口が形成されているため、当該開口から浸水した際に内部構造が発錆する恐れがある。しかし、当該雄側継手には、雄側から分解する構造を設けていないことによる。

これに対して図示の実施形態では、雌側継手２０の雄側端部には、ケーシング１１に螺合可能な前蓋１８が設けられており、雌側継手２０がセグメントに取り付けられた後であっても、前蓋１８とケーシング１１の雄側端部（図１では右側端部）の螺合を解除することにより、雌側継手２０の内部をメンテナンスすることが出来る。そして、出荷前の段階で、防錆処理等が可能である。

また、製造から出荷までの間は、前蓋として、図１で示すように開口部（貫通孔１８０）を有するもの（図示の前蓋１８）に代えて、開口部を有しないもの（図示せず）を、雌側継手２０のケーシング１１における雄側端部の雌ネジ１１ｂに螺合することが出来る。
当該開口を有しない蓋（いわゆる盲蓋：図示せず）を螺合することにより、雌側継手２０の内側（ケーシング１１の内側）に水が浸入しようとしても、当該盲蓋により遮断される。そのため、雌側継手２０をセグメントに取り付けられた後から出荷までの間において、雌側継手２０内部への浸水を防止して、防錆効果が期待できる。
そして、セグメントの出荷直前に、開口部を有しない盲蓋（図示せず）を、雌側継手２０のケーシング１１における雄側端部の雌ネジ１１ｂとの螺合を解除して、図示の前蓋１８（開口部を有する蓋）を雌側継手２０のケーシング１１の雄側端部の雌ネジ１１ｂに螺合すれば、セグメント同士の結合が可能になる。

図１、図２の実施形態で示す雌側継手２０において、中空のテーパーリング１７は、図３（１）で示すように、中空部或いは貫通孔にテーパーが形成されているテーパー部１７４と、中空部或いは貫通孔の内径が同一寸法である円筒状部分１７２を有している。
ただし、テーパー部１７４と円筒状部分１７２とは一体に成形されており、分割はされていない。図３（１）で示す仮想線（Ｌｄ）は、テーパー部１７４と円筒状部分１７２を明確に区別するために表示した線分であり、係る仮想線は、実物のテーパーリング１７には存在しない。
図３（１）で示すテーパーリング１７では、貫通孔部分の内径が同一寸法である円筒状部分１７２における貫通孔により、雄ピン１０の芯出しが行なわれる。そのため、雄ピン１０を雌側継手２０に挿入する際に、雄ピン１０の挿入方向が雌側継手２０の中心軸に対して傾斜してしまうことが防止される。

ここで、図３（２）で示されている様に、貫通孔にテーパーが形成されているテーパー部１７４しか存在しないテーパーリング１７Ｊであれば、ボルト（雄ピン）１０が貫通孔の雄側端部Ｗ（貫通孔における内径が最も細い部分）に当接した時に、当該端部Ｗが変形してしまう恐れがある。
図３（１）で示すように、テーパーが形成されている貫通孔１７４の雄側端部Ｗ１が、内径が同一の貫通孔１７２に連続していれば、テーパーが形成されている貫通孔１７４の雄側端部Ｗ１にボルト（雄ピン）１０が当接しても、当該端部Ｗ１は、貫通孔の内径が同一寸法である円筒状部分１７２により補強されているので、図３（２）で示されているテーパーリング１７Ｊとは異なり、変形はしない。
換言すれば、貫通孔の内径が同一寸法である円筒状部分１７２は、テーパーが形成されている貫通孔１７４の雄側端部Ｗ１の強度を向上する作用効果を奏している。

図５〜図７は、雌側継手２０及び雄ピン１０をコンクリートセグメントに固定させるための構造を示している。
図５、図６において、雌側継手２０のケーシング１１の外周には、２本の鋼棒５０が溶接されている。
図５において、ケーシング１１と鋼棒５０が接触している領域（符号Ｌを付した部分）は、全範囲に亘って溶接箇所（図６において符号Ｂを付した部分）となっている。
２本の鋼棒５０を、セグメントＭ２（図８参照）のコンクリート中に埋設することにより、コンクリートと鋼棒５０との付着力により、鋼棒５０がセグメントＭ２と一体化して、鋼棒５０がセグメントＭ２から抜けてしまうことはない。

図７において、雄ピン１０を図示しないセグメントに取り付けるため、雄ピン１０は接続部材である異形鉄筋３０に固定される。
異形鉄筋３０は、一端３１に雄ピン１０のストッパ３（の図７の右半分）を逃げるための逃げ穴３２が形成されている。また、逃げ穴３２に連続して盲穴（雌ネジの下穴）３３が形成され、この盲穴３３には雌ネジ３４が形成されている。
雌ネジ３４は、雄ピン１０の第２の雄ネジ７と螺合することにより、雄ピン１０は異形鉄筋３０に固定される。
一方、異形鉄筋３０の他端３５近傍にはリブ３６が形成され、このリブ３６により、異形鉄筋３０はコンクリートセグメントＭ１（図８参照）に固定され、異形鉄筋３０がセグメントＭ１から抜けてしまうことがない。

図１を参照して説明した様に、雄ピン１０にストッパ３を設けているのは、雄ピン１０が固定されたセグメントＭ１（図８参照）と、雌側継手２０が固定されたセグメントＭ２（図８参照）との境界部分に剪断力が作用した場合に、最大径を有するストッパ３により、当該剪断力を負荷及び支持するためである。
さらに、雄ピン１０にストッパ３を設けている理由として、雌側継手２０と異形鉄筋６０における雄ピン１０の相対位置、即ち、雄ピン１０の第１の雄ネジ４及び第２の雄ネジ７とその相手部材との噛合い代を正確に決定するためである。

雄ピン１０を雌側継手２０に挿入する際には、図９で示すように、雄ピン１０の中心線と雌側継手２０の中心線とが一致するようにしなければならない。図９で示す場合には、雄ピン１０は前蓋１８の内周１８０の中央に位置している。
それに対して、図１０で示すように、雄ピン１０を雌側継手２０に挿入する際に、雄ピン１０の挿入方向が雌側継手２０の中心軸に対して傾斜すると、テーパーリング１７が偏奇してケーシング１１の内周１１ａに接触し、雄ピン１０は前蓋１８の内周１８０の内部で偏奇してしまう。そして、雄ピン１０が傾斜してしまうと、雄ピン１０の雄ネジ４と複数の雌側のボルト１２のネジ山とが係合する面積が少なくなり、締結力が低減する。
なお、前記偏奇量は、テーパーリング１７の外周１７０とケーシング１１における内周１１ａの間隔δに等しく、雄ピン１０がＭ２０ボルトで構成されている場合には、偏奇量は１．５ｍｍ程度である。

図１で示すように、第１実施形態では、テーパーリング１７の外周１７０とケーシング１１における内周１１ａの間隔δを隔てており、テーパーリング１７は半径方向（図１では上下方向）に移動可能である。
従って、図１０で示すように雄ピン１０が偏奇した場合には、雄ピン１０が前蓋１８の内周１８０の中央に位置するように移動することが可能である。雄ピン１０が前蓋１８の内周１８０の中央に位置するように移動すれば、雄ピン１０が傾斜している状態が解消され、複数の雌側のボルト１２は、雄ピン１０の雄ネジ４の円周方向全域におけるネジ山と係合する。

図１１は、本発明の第２実施形態を示している。
図１１において、第２実施形態に係る結合装置は、全体を符号１００Ａで示している。
図１〜図１０で説明した第１実施形態では、テーパーリング１７の外周１７０は、ケーシング１１における内周１１ａから間隔δだけ離隔している。それに対して、図１１で示す第２実施形態に係る雌側継手２０Ａでは、テーパーリング１７の外周１７０が、ケーシング１１の内周面に接触している。
より詳細には、ケーシング１１の内周面は、前蓋１８の雄ネジ１８２と螺合する雌ネジ１１ｂと、前蓋１８から離隔した領域における内周１１ａと、テーパーリング１７の外周１７０と接触している内周１１ｉにより構成されている。ここで、中空のテーパーリング１７は、内周１１ｉに対して隙間嵌めされている。そして、テーパーリング１７の雌側（図１１では左側）端部は、内周１１ｉと内周１１ａとの境界部（段部）１１ｃに当接している。

図１１の第２実施形態では、テーパーリング１７の外周１７０は、ケーシング１１の内周１１ｉと接触しており、半径方向（図１１では上下方向）には移動しない。
そのため、雄ピン１０を雌側継手２０Ａに挿入する際に、雄ピン１０はテーパーリング１７により案内されるので、傾斜してしまうことが防止される。
換言すれば、第２実施形態では、テーパーリング１７が雄ピン１０を挿入する際の案内部材として作用する。
図１１の第２実施形態におけるその他の構成及び作用効果については、図１〜図１０を参照して説明した第１実施形態と同様である。

図１２、図１３は、本発明の第３実施形態を示している。
図１２、図１３において、第３実施形態に係る結合装置は、全体を符号１００Ｂで示している。
図１２において、雌側継手２０Ｂは、ケーシング１１Ａ内において、テーパーリング１７と前蓋１８との間に、円環状の耐震ゴム６０を介装している。係る耐震ゴム６０は、第１実施形態の雌側継手２０には設けられていない。
耐震ゴム６０の外径、内径は、テーパーリング１７の外周１７０の直径、内周１７２の直径に等しい。

耐震ゴム６０をテーパーリング１７と前蓋１８との間に介装することにより、地震が発生しても、地震による結合装置１００Ｂへの衝撃力が大幅に緩和され、結合装置１００Ｂを含む雄側セグメント及び雌側セグメントの耐震（免震）性能が大幅に向上する。
なお、耐震ゴム６０は、雄ピン１０と雌側継手２０を引き離そうとする中心軸方向（図１２の左右方向）の外力（引張力）が作用した場合に、その様な外力が作用していない状態（ノーマルな状態）に比較して、中心軸方向に３ｍｍ伸長する様に構成し、材質等を選定すれば良い。

なお、図１２、図１３の第３実施形態では、図１で示すのと同様に、テーパーリング１７の外周１７０は、ケーシング１１Ａにおける内周１１Ａａから離隔している（図１２参照）。
図１２、図１３の第３実施形態におけるその他の構成及び作用効果は、図１〜図１０で説明した第１実施形態と同様である。

図１４、図１５は、本発明の第４実施形態を示している。
図１４、図１５において、第４実施形態に係る結合装置は全体を符号１００Ｃで示されており、第３実施形態と同様に、雌側継手２０Ｃにおいて、テーパーリング１７と前蓋１８の間に、耐震ゴム６０が配置されている。
図１４で示すように、第４実施形態では、ケーシング１１Ａの内周面は、符号１１Ａａで示す領域と、テーパーリング１７の外周１７０と接触している領域１１Ａｉにより構成されている。中空のテーパーリング１７は、内周１１Ａｉに対して隙間嵌めされており、テーパーリング１７の雌側（図１４では左側）端部は、内周１１Ａｉと内周１１Ａａとの境界部（段部）１１Ａｃに当接している。
図１４、図１５の第４実施形態におけるその他の構成及び作用効果は、図１１の第２実施形態と同様である。

図１６は、本発明の第５実施形態を示している。
図１６において、第５実施形態における雌側の結合装置は、全体を符号１００Ｄで示している。
図１６の第５実施形態は、雌側継手をセグメントに取り付けるための構成が、第１実施形態〜第４実施形態とは異なっている。

第１実施形態〜第４実施形態では、雌側継手のケーシング１１、１１Ａに２本の鋼棒５０を溶接して、当該鋼棒５０とコンクリートとの付着力により、雌側継手２０、２０Ａがセグメントから抜け出すことがない様に構成されている。
それに対して、全体を符号１００Ｄで示す第５実施形態に係る結合装置では、雌側継手２０Ｄにおけるケーシング１１Ｂは鋳造品である。
図１６において、ケーシング１１Ｂは、複数の雌側ボルトその他の雌側継手構成部品を収容する箇所１１Ｂａと、小径の円筒状の連結部１１Ｂｂと、大径のアンカー部１１Ｂｃとにより構成されている。

図１６で示すケーシング１１Ｂがコンクリートセグメント（図１６では図示せず：例えば図８におけるセグメントＭ２）内に埋設されると、雌側継手２０Ｄを雄側（図１６では右側）に引っ張る引張力が作用しても、大径のアンカー部１１Ｂｃが当該引張力に抵抗するので、雌側継手２０Ｄがセグメント（図１６では図示せず）から雄側に抜け出してしまうことが防止される。
ここで、小径の円筒状の連結部１１Ｂｂは中実であり、中空ではない。鋳造品は引張強度が鋼製品に比較して低いことを考慮している。なお、ケーシング１１Ｂを鋳造品にしたのは、成形が容易であり、製造コストを低減できるためである。

図１６では図示されていないが、耐震ゴム６０を設けることも可能である。図１６の第５実施形態におけるその他の構成及び作用効果は、図１〜図１５の実施形態と同様である。

図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない。

１・・・第１の軸部
２・・・第２の軸部
３・・・円環状の突起／ストッパ
４・・・第１の雄ネジ
７・・・第２の雄ネジ
１０・・・雄側継手／雄ピン
１１、１１Ａ、１１Ｂ・・・ケーシング
１２・・・雄ネジ
１３・・・ガイドプレート
１５・・・リターンスプリング
１６・・・エンドプレート
１７・・・テーパーリング
１８・・・蓋状部材／前蓋
１９・・・セグメントの境界部分（ケーシングの端面）
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ・・・雌側継手
３０・・・接続部材／異形鉄筋
３２・・・逃げ穴
３４・・・雌ネジ
３６・・・リブ
４０・・・工具
４４・・・ピン
５０・・・鋼棒
６０・・・耐震ゴム
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ・・・結合装置

Claims (3)

1. 締結すべき第１の部材（Ｍ１）に雄側継手が固定され、第２の部材（Ｍ２）に雌側継手が固定され、前記雄側継手は雄側ボルト（１０）で構成され、前記雌側継手はケーシング（１１）と複数の雌側ボルト（１２）とを有しており、ケーシング（１１）の雄側端部近傍における内周面には、そこに当接する雌側ボルト（１２）が雄側へ付勢されたならば半径方向内方に移動する様に傾斜面（１７４）が形成されており、前記雄側ボルト（１０）と前記雌側ボルト（１２）とが係合するように構成された結合装置において、雄側ボルト（１０）は前記複数の雌側ボルト（１２）と噛み合う第１の雄ネジ（４）と雌ネジが形成されていない領域（６）と第２の雄ネジ（７）とで構成され、前記雄ネジが形成されていない領域（６）に断面が部分円弧状のストッパ（３）が円周方向全域に形成されており、ケーシング（１１）の雄側端部に係合する蓋状部材（１８）を備え、該蓋状部材（１８）の半径方向内方には雄側ボルト（１０）が貫入される貫通孔（１８０）が形成されており、且つ、外周面にはケーシング（１１）の内周面に形成して雌ネジ（１１ｂ）と螺合する雄ネジ（１８２）が形成され、ケーシング（１１）の雄側端部の内周面（１１ｉ）には雌ネジ（１１ｂ）が形成され、前記蓋状部材（１８）の外周面に形成された雄ネジ（１８２）がケーシング（１１）の雄側端部の内周面（１１ｉ）に形成された雌ネジ（１１ｂ）に螺合しており、前記蓋状部材（１８）の貫通孔（１８０）における雄側の端部にはストッパ（３）が収容される面取り部（１８４）が形成されると共に、雄側端面には２個所の工具係合用の盲穴（１８５）が形成され、前記雌側ボルト（１２）のヘッド側はガイドプレート（１３）に取付けられ、雌側ボルト（１２）の側端部にはスプリングシート（１４）が当接しており、ケーシング（１１）の端を閉塞するエンドプレート（１６）と前記スプリングシート（１４）との間にはスプリング（１５）が収容されており、前記雌側継手（２０）の蓋状部材（１８）の雌側に設けたテーパリング（１７）のテーパー部（１７４）に前記スプリング（１５）で押圧された前記雌側ボルト（１２）の先端が係合する構成であることを特徴とする結合装置。
2. テーパリング（１７）の外周（１７０）がケーシング（１１）の内周（１１ｉ）に接触している請求項１記載の結合装置。
3. テーパリング（１７）と蓋状部材（１３）との間に円環状耐震ゴム（６０）が介装されている請求項１又は２のいづれかに記載の結合装置。

Images