JP5793009B2 - 地下構造物用蓋と受枠との嵌合構造 - Google Patents

Description

この発明は、地下構造物用蓋と受枠との嵌合構造、特に、車両通行により生じる蓋のガタツキと、蓋の受枠への過剰な食い込みを確実に防止することができる、地下構造物用蓋と受枠との嵌合構造に関するものである。

例えば、上下水道における地下構造物としての埋設管路への連絡口を開閉するために、地下構造物用蓋は、車道部分に埋設された受枠内に嵌め込まれている。

このような地下構造物用蓋と受枠との嵌合構造の一例が特許文献１（特開昭５３−７２３５７号公報）に開示されている。以下、この地下構造物用蓋と受枠との嵌合構造を従来嵌合構造といい、図面を参照しながら説明する。

図１０は、従来嵌合構造を示す断面図、図１１は、従来嵌合構造を示す部分拡大断面図である。

図１０および図１１に示すように、従来嵌合構造は、円形状の蓋３が嵌合する受枠４の内側周面（Ｓ４）は、上方に向って連続的に拡径するように傾斜し、蓋３の外側周面（Ｓ３）は、下方に向って連続的に縮径するように傾斜し、受枠４の内側周面（Ｓ４）の傾斜角度（θ７）と蓋３の外側周面（Ｓ３）の傾斜角度（θ８）とは等しく、５°から１０°の範囲内であることからなっている。

特開昭５３−７２３５７号公報

上述した従来嵌合構造によれば、荷重が蓋３にかかった場合には、受枠４の内側周面（Ｓ４）の傾斜角度（θ７）と蓋３の外側周面（Ｓ３）の傾斜角度（θ８）とが等しいので、蓋３は、受枠４に対して面接触により嵌合する。このように、くさび効果が発生することにより蓋３は、ガタツキを発生させることなく受枠４に設置される。

しかし、設置環境等により大型車両が頻繁に通過するような状況において、過大な荷重が絶えず蓋３にかかった場合には、蓋３は、受枠４の傾斜した内側周面（Ｓ４）に沿って下方向に滑り落ちるために、蓋３が受枠４に過剰に食い込んでしまう。この蓋３の食い込みは、過大な荷重を受ければ受けるほど進行し、食い込みの進行に伴い受枠４の傾斜した内側周面（Ｓ４）と蓋３の外側周面（Ｓ３）との間のくさび効果が一層強くなる。この結果、蓋３が受枠４に強固に拘束されるので、人力で蓋３を開けるのが非常に困難になる。

また、蓋３の過剰な食い込みを防止するために、受枠４の内側周面（Ｓ４）の下方部にストッパー５を形成し、過剰な食い込みが発生する前に蓋３の下面をストッパー５に当接させることもある。

しかし、この場合、適正な食い込みとなる前に蓋３がストッパー５に当接することになるので、蓋３は、受枠４に対して、くさび効果による拘束が低く、いわゆる、平受けに近い状態となる。この結果、荷重がかかった時には、平受け部において蓋３と受枠４が強く接触すると同時に、この接触時の衝撃により蓋３のズリ上がりも発生する。

荷重が連続的にかかる状況になると、強い接触による衝撃とズリ上がりが絶えず発生することになるので、平受け部や受枠４の内側周面（Ｓ４）、蓋３の外側周面（Ｓ３）に摩耗が生じ、この結果、蓋３のガタツキが発生する。仮に、荷重がかかった状態でも蓋３が当接しない高さにストッパー５を形成した場合には、前述したように、人力で蓋３を開けるのが困難な状態にまで蓋３が食い込んでしまう。

荷重は、車両通行等により設置場所によって様々な条件となるため、予め形成されたストッパー５で全ての蓋に対してガタツキを起こさずに蓋３の沈み込みを確実に防止することは極めて困難である。

さらに、蓋３の端部に局所的に荷重がかかった場合、すなわち、蓋３に偏荷重がかかった場合、荷重がかかった側の蓋３の端部は、受枠４の内側周面（Ｓ４）を滑り落ち、蓋３の反対側の端部は、受枠４の内側周面（Ｓ４）をズリ上がるために、蓋３は、受枠４に対して斜めに嵌合することになる。荷重のかかり具合が車両のタイヤの転がりと考えた場合には、蓋３の上面をタイヤが転がっていくために、蓋３の滑り落ちとズリ上がりの両現象が交互に連続して発生することになる。この結果、前記両現象が生じた蓋３と受枠４の接触部分のみが摩耗するので、蓋３は、摩耗していない部分を軸としてガタつくことになる。

従って、この発明の目的は、車両通行により生じる蓋のガタツキと蓋の受枠への過剰な食い込みを確実に防止することができる、地下構造物用蓋と受枠との嵌合構造を提供することにある。

この発明は、上記目的を達成するためになされたものであって、下記を特徴とするものである。

請求項１に記載の発明は、地下構造物用蓋と受枠との嵌合構造において、前記蓋が嵌め込まれる前記受枠の内側周面は、上方に向って拡径するように傾斜し、前記受枠の前記内側周面の上部には、第１傾斜面が形成され、前記受枠の前記内側周面の下部には、第２傾斜面が形成され、前記第１傾斜面の傾斜角度（θ１）は、前記第２傾斜面の傾斜角度（θ２）より大きく、前記蓋の外側周面には、前記蓋が前記受枠に嵌め込まれた時に、前記受枠の前記第１傾斜面および前記第２傾斜面のそれぞれの一部を塑性変形させる塑性変形手段が形成され、前記塑性変形手段は、前記蓋の外側周面の上部と下部に形成され、前記受枠の前記第１傾斜面および前記第２傾斜面のそれぞれに線接触する角部からなっていることにに特徴を有するものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の、地下構造物用蓋と受枠との嵌合構造において、前記受枠の前記内側周面の最下部には、第３傾斜面が形成され、前記第３傾斜面の傾斜角度（θ３）は、前記受枠の前記第２傾斜面の傾斜角度（θ２）より大きいことに特徴を有するものである。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の、地下構造物用蓋と受枠との嵌合構造において、前記受枠の前記第１傾斜面の傾斜角度（θ１）は、８から１８°の範囲内であり、前記受枠の前記第２傾斜面の傾斜角度（θ２）は、５から１０°の範囲内であることに特徴を有するものである。

この発明によれば、蓋と受枠との嵌合構造において、蓋が嵌め込まれる受枠の内側周面の上部に第１傾斜面を形成し、受枠の内側周面の下部に第２傾斜面を形成し、第１傾斜面の傾斜角度を第２傾斜面の傾斜角度より大きく形成し、蓋の外側周面の上部に、第１傾斜面と線接触する上部角部を形成し、蓋の外側周面の下部に、第２傾斜面と線接触する下部角部を形成することによって、蓋に荷重がかかった場合に上部および下部角部により受枠の内側周面を塑性変形させ、かくして、車両通行により生じる蓋のガタツキと、蓋の受枠への過剰な食い込みを確実に防止することができる。しかも、蓋のガタツキは、第１傾斜面の傾斜角度を第２傾斜面の傾斜角度より大きく形成することによって、さらに確実に防止することができる。

また、受枠の内側周面の最下部に、第３傾斜面を形成し、第３傾斜面の傾斜角度（θ３）を、受枠の第２傾斜面の傾斜角度（θ２）より大きく形成することによって、蓋が斜めに受枠内に沈み込んだ場合であっても、蓋の下部角部が第３傾斜面に接触する結果、受枠の内側周面の塑性変形が生じて、蓋の過剰な沈み込みとガタツキを防止することができる。

この発明の、地下構造物用蓋と受枠との嵌合構造を示す部分断面図である。 内側周面の傾斜角度が同一角度の受枠に蓋が水平に嵌合した状態を示す部分断面図である。 内側周面の傾斜角度が同一角度の受枠に蓋が斜めに嵌合した状態を示す部分断面図である。 この発明の、地下構造物用蓋と受枠との嵌合構造において、蓋が受枠に斜めに嵌合した状態を示す部分断面図である。 地下構造物用蓋と受枠との嵌合構造において、内側周面の傾斜角度が同一角度の受枠に蓋が斜めに嵌合した状態を示す一部省略断面図である。 受枠の内側周面の最下部に第３傾斜面を形成しない、この発明の、地下構造物用蓋と受枠との嵌合構造において、蓋が斜めに受枠に嵌合した状態を示す部分断面図である。 受枠の内側周面の最下部に第３傾斜面を形成した、この発明の、地下構造物用蓋と受枠との嵌合構造において、蓋が斜めに受枠に嵌合した状態を示す部分断面図である。 図１のＡ部拡大図である。 図８のＢ部拡大図である。 従来嵌合構造を示す断面図である。 従来嵌合構造を示す部分拡大断面図である。

次に、この発明の、地下構造物用蓋と受枠との嵌合構造の一実施態様を、図面を参照しながら説明する。

図１は、この発明の、地下構造物用蓋と受枠との嵌合構造を示す部分断面図である。

図１に示すように、この発明の、地下構造物用蓋と受枠との嵌合構造は、円形状の蓋１と受枠２との嵌合構造において、蓋１が嵌め込まれる受枠２の内側周面（Ｓ２）は、上方に向って連続的に拡径するように傾斜し、内側周面（Ｓ２）の上部には、第１傾斜面２ａが形成され、受枠２の内側周面（Ｓ２）の下部には、第２傾斜面２ｂが形成されている。第１傾斜面２ａの傾斜角度（θ１）は、第２傾斜面２ｂの傾斜角度（θ２）より大きく形成されている。なお、傾斜角度とは、受枠２の内側周面（Ｓ２）と受枠２の軸線とのなす角度である。

この発明において、受枠２の内側周面（Ｓ２）に第１傾斜面２ａと第２傾斜面２ｂを形成し、第１傾斜面２ａの傾斜角度を第２傾斜面２ｂの傾斜角度より大きく形成した理由を説明する。

図２に示すように、受枠２の内側周面（Ｓ２）が同一の傾斜角度で傾斜していて、蓋１に垂直方向に荷重がかかり（図２中矢印で示す）、蓋１が水平状態で受枠２内に沈み込む場合には、荷重の方向と受枠２の傾斜面とのなす角度は、（θ４）となる。

また、図３に示すように、受枠２の内側周面（Ｓ２）が同一の傾斜角度で傾斜していて、蓋１に斜め方向に荷重がかかり（図３中矢印で示す）、蓋１が斜めに受枠２内に沈み込む場合には、荷重の方向と受枠２の傾斜面とのなす角度は、（θ５）となり、図２の場合の角度（θ４）に比べて小さくなる。この結果、塑性変形により受枠２の内側周面（Ｓ２）に形成される棚部（Ｈ）の幅が狭くなり、蓋１の過剰な食い込みの防止効果が小さくなる。棚部（Ｈ）については、後述する。

これに対して、図４に示すように、受枠２の内側周面（Ｓ２）に第１傾斜面２ａを形成し、第１傾斜面２ａの傾斜角度を、図２および図３の傾斜角度に比べて大きく形成した場合において、蓋１に斜め方向に荷重がかかり（図４中矢印で示す）、蓋１が斜めに受枠２に沈み込んだときの、荷重の方向と受枠２の傾斜面とのなす角度は、（θ６）となる。この角度（θ６）は、図３の角度（θ５）より大きく、図２の蓋１が水平に沈み込んだ場合の角度（θ４）と同等かそれ以上の大きな角度となる。この結果、棚部（Ｈ）の幅が広くなり、蓋１の過剰な食い込みの防止効果を向上させることができる。

また、図５に示すように、受枠２の内側周面（Ｓ２）が、この発明における受枠２の第１傾斜面２ａの傾斜角度（θ１）と同一の傾斜角度で傾斜している場合において、蓋１の端部（Ｅ）に荷重がかかり、端部（Ｅ）が集中的に受枠２内に沈み込むときには、荷重がかかった側と反対側の蓋１の端部（Ｆ）が浮き上がり、受枠２から抜け出す現象が生じる。

しかし、蓋１の後述する下部角部（Ｐ２）が当接する、受枠２の第２傾斜面２ｂの傾斜角度を小さくすることによって、蓋１の端部の抜け出し現象を抑制することができる。すなわち、図５中、Ｘ方向に第２傾斜面２ｂを寝かせて、第２傾斜面２ｂの傾斜角度を大きくするほど、蓋１の端部の抜け出し現象が生じやすく、図５中、Ｙ方向に第２傾斜面２ｂを起こして、第２傾斜面２ｂの傾斜角度を小さくするほど、蓋１の端部の抜け出し現象が生じにくくなる。

従って、この発明では、受枠２の内側周面（Ｓ２）に第１傾斜面２ａと第２傾斜面２ｂを形成し、第１傾斜面２ａの傾斜角度を第２傾斜面２ｂの傾斜角度より大きく形成した。

第１傾斜面２ａの傾斜角度（θ１）は、８°から１８°の範囲内が好ましい。受枠２の剛性は、受枠２の下部より上部の方が低いので、受枠２は、外側に変形しやすい。傾斜角度（θ１）が８°未満では、後述する蓋の角部により受枠２の内側周面（Ｓ２）が塑性変形した際の棚部（Ｈ）が形成されにくい。一方、傾斜角度（θ１）が１８°を超えると、枠２の内側周面（Ｓ２）が塑性変形した際に形成される面接触部（Ｋ）が形成されにくい。従って、この発明において、第１傾斜面２ａの傾斜角度（θ１）は、８°から１８°の範囲内が好ましい。

第２傾斜面２ｂの傾斜角度（θ２）は、５°から１０°の範囲内が好ましい。傾斜角度（θ２）が５°未満では、上記棚部（Ｈ）が形成されにくい。一方、傾斜角度（θ２）が１０°を超えると、蓋１が斜めになるように蓋１に荷重がかかった場合、上述したように、荷重がかかった側と反対側の蓋１の端部が浮き上がりやすく、蓋１がガタツキやすくなる。従って、この発明において、第２傾斜面２ｂの傾斜角度（θ２）は、５°から１０°の範囲内が好ましい。

蓋１の外側周面（Ｓ１）には、蓋１の高さ方向の上部および下部の２箇所において、蓋１が受枠２に嵌め込まれた時に、受枠２の内側周面（Ｓ２）の一部を塑性変形させる塑性変形手段としての上部角部（Ｐ１）、下部角部（Ｐ２）が外側周面（Ｓ１）の全周に亘り形成されている。上部角部（Ｐ１）は、受枠２の内側周面（Ｓ２）の第１傾斜面２ａと当接し、下部角部（Ｐ２）は、受枠２の内側周面（Ｓ２）の第２傾斜面２ｂと当接する。

なお、上部角部（Ｐ１）および下部角部（Ｐ２）を蓋１の外側周面（Ｓ１）の全周に亘り形成せずに、外側周面（Ｓ１）の周方向に断続的に形成しても良い。

図６に示すように、蓋１が斜めに受枠２内に沈み込む場合、沈み込み側の蓋１の上部角部（Ｐ１）は、受枠２の第１傾斜面２ａに接触するが、下部角部（Ｐ１）は、受枠２の第２傾斜面２ｂに接触しない場合がある。この場合、蓋１が水平状態で沈み込むときよりも荷重が上部角部（Ｐ１）に集中するので、上部角部（Ｐ１）の接触だけでは荷重を受けることができないおそれがある。

この問題は、図７に示すように、受枠２の内側周面（Ｓ２）の最下部に、第３傾斜面２ｃを形成し、第３傾斜面２ｃの傾斜角度（θ３）を、受枠２の第２傾斜面２ｂの傾斜角度（θ２）より大きく形成することによって解決できる。すなわち、第３傾斜面２ｃを形成することによって、蓋１が斜めに受枠２内に沈み込んだ場合、蓋１の下部角部（Ｐ２）が第３傾斜面２ｃに接触する結果、受枠２の内側周面（Ｓ２）の塑性変形が生じて、蓋１の過剰な沈み込みとガタツキを防止することができる。

このように構成されている、この発明の、地下構造物用蓋と受枠との嵌合構造によれば、蓋１が受枠２内に嵌め込まれると、蓋１の外側周面（Ｓ１）と受枠２の内側周面（Ｓ２）とは、角部（Ｐ１）、（Ｐ２）の２箇所において線接触する。さらに蓋１に荷重がかかると、蓋１の外側周面（Ｓ１）と受枠２の内側周面（Ｓ２）とが２箇所の角部（Ｐ１）、（Ｐ２）において塑性変形を起し、蓋１が受枠２に食い込む。

例えば、角部Ｐ２が受枠２に食い込むと、図８および図９に示すように、蓋１の外側周面（Ｓ１）と受枠２の内側周面（Ｓ２）とは、図８および図９中、（Ｋ）で示すように、わずかな範囲であるが面接触する。この現象は、角部（Ｐ１）においても基本的には同様に生じる。

また、図９に示すように、面接触部（Ｋ）の下部には、受枠２の内側周面（Ｓ２）の傾斜角度（θ２）よりも大きく、水平に近い角度の棚部（Ｈ）が形成される。このため、この棚部（Ｈ）がストッパーとなることにより蓋１の沈み込みによる過剰な食い込みを防止することができる。

さらに、わずかな面接触部（Ｋ）においても、蓋１が受枠２に対して支持されることになる。この結果、蓋１に荷重がかかっても、蓋１は、それ以上、受枠２に食い込まず、しかも、車両の走行により蓋１に偏荷重がかかっても、蓋１のガタツキは生じない。

この塑性変形により形成される面接触部（Ｋ）および棚部（Ｈ）は、設置場所で受ける荷重の大きさによって適度な形状が形成される。そのため、予めストッパーが形成された従来技術とは異なり、様々な設置場所に対応することが可能となる。

また、上記効果を生じさせるためには、蓋１の材質を受枠２の材質より硬くすると良い。例えば、蓋１の材質をＦＣＤ７００、受枠２の材質をＦＣＤ６００とする。

以上説明したように、この発明によれば、蓋１が嵌め込まれる受枠２の内側周面（Ｓ２）の上部に第１傾斜面２ａを形成し、受枠２の内側周面（Ｓ２）の下部に第２傾斜面２ｂを形成し、第１傾斜面２ａの傾斜角度（θ１）を第２傾斜面２ｂの傾斜角度（θ２）より大きく形成し、蓋１の外側周面（Ｓ１）の上部に、第１傾斜面２ａと線接触する上部角部（Ｐ１）を形成し、蓋１の外側周面（Ｓ１）の下部に、第２傾斜面２ｂと線接触する下部角部（Ｐ２）を形成することによって、蓋１に荷重がかかった場合に上部および下部角部（Ｐ１）、（Ｐ２）により受枠２の内側周面（Ｓ２）を塑性変形させ、かくして、車両通行により生じる蓋１のガタツキと、蓋１の受枠２への過剰な食い込みを確実に防止することができる。しかも、蓋１のガタツキは、第１傾斜面２ａの傾斜角度（θ１）を第２傾斜面２ｂの傾斜角度（θ２）より大きく形成することによって、さらに確実に防止することができる。

また、受枠２の内側周面（Ｓ２）の最下部に、第３傾斜面２ｃを形成し、第３傾斜面２ｃの傾斜角度（θ３）を、受枠２の第２傾斜面２ｂの傾斜角度（θ２）より大きく形成することによって、蓋１が斜めに受枠２内に沈み込んだ場合であっても、蓋１の下部角部（Ｐ２）が第３傾斜面２ｃに接触する結果、受枠２の内側周面（Ｓ２）の塑性変形が生じて、蓋１の過剰な沈み込みとガタツキを防止することができる。

１：蓋
２：受枠
２ａ：第１傾斜面
２ｂ：第２傾斜面
２ｃ：第３傾斜面
３：従来嵌合構造の蓋
４：従来嵌合構造の受枠
５：従来嵌合構造のストッパー
Ｓ１：蓋の外側周面
Ｓ２：受枠の内側周面
Ｓ３：従来嵌合構造の蓋の外側周面
Ｓ４：従来嵌合構造の受枠の内側周面
Ｐ１：上部角部
Ｐ２：下部角部
Ｋ：面接触部
Ｈ：棚部

Claims (3)

1. 地下構造物用蓋と受枠との嵌合構造において、
   前記蓋が嵌め込まれる前記受枠の内側周面は、上方に向って拡径するように傾斜し、前記受枠の前記内側周面の上部には、第１傾斜面が形成され、前記受枠の前記内側周面の下部には、第２傾斜面が形成され、前記第１傾斜面の傾斜角度（θ１）は、前記第２傾斜面の傾斜角度（θ２）より大きく、前記蓋の外側周面には、前記蓋が前記受枠に嵌め込まれた時に、前記受枠の前記第１傾斜面および前記第２傾斜面のそれぞれの一部を塑性変形させる塑性変形手段が形成され、前記塑性変形手段は、前記蓋の外側周面の上部と下部に形成され、前記受枠の前記第１傾斜面および前記第２傾斜面のそれぞれに線接触する角部からなっていることを特徴とする、地下構造物用蓋と受枠との嵌合構造。
2. 前記受枠の前記内側周面の最下部には、第３傾斜面が形成され、前記第３傾斜面の傾斜角度（θ３）は、前記受枠の前記第２傾斜面の傾斜角度（θ２）より大きいことを特徴とする、請求項１に記載の、地下構造物用蓋と受枠との嵌合構造。
3. 前記受枠の前記第１傾斜面の傾斜角度（θ１）は、８から１８°の範囲内であり、前記受枠の前記第２傾斜面の傾斜角度（θ２）は、５から１０°の範囲内であることを特徴とする、請求項１または２に記載の、地下構造物用蓋と受枠との嵌合構造。

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