JP6032848B2 - 接合構造 - Google Patents

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Description

本発明は、繊維強化プラスチックからなる部材と別の部材との接合構造に関する。
従来から、構造物等を構成する部材としてＦＲＰ（Fiber ReinforcedPlastics、繊維強化プラスチック）を用いるため、円筒状のＦＲＰと金属とを接続させる接合構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−３５０５９２号公報
しかし、特許文献１に記載されたようにボルトやリベットを用いて接合構造を構成した場合、ＦＲＰに穴をあける必要がある。ＦＲＰに穴があけられるとＦＲＰに含まれる繊維が切られることとなりＦＲＰの強度が低下する。また、締結の面積が小さいため、荷重が集中し、接合構造全体の強度が低くなってしまう。
また、ＦＲＰと金属との接合面に接着剤を塗布して貼付する等の接着による接合構造も考えられる。この構造では、接着面の汚れ、水分等が接合の強度に影響を及ぼす。また、接着剤の厚さが接合の強度に影響を及ぼす。また、温度等により接着剤の物性変化が起こりえる。上記のように接着による接合構造では、接合の強度に影響を及ぼす要素が多く、それらの管理が難しいという問題がある。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、繊維強化プラスチックと別の部材との接合構造において容易に十分な接合強度を達成することができる接合構造を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明に係る接合構造は、繊維強化プラスチックからなる端部が柱状の第１の部材と第１の部材とは別の第２の部材との接合構造であって、第１の部材の端部は、軸方向において逆テーパ形状になっており、第１の部材の端部の逆テーパ形状に沿って設けられる接合用部材を備え、第２の部材は前記第１の部材の端面に接触して設けられると共に前記接合用部材に接続され、第１の部材の端部の内部には実質的に当該端部の軸方向に延びる複数の繊維が設けられており、複数の繊維は、前記第１の部材の端部の径方向において前記逆テーパ形状を構成する面の近くに設けられたもの程、当該端部の軸方向に対する角度が大きくなるように設けられる。
本発明に係る接合構造は、繊維強化プラスチックからなる第１の部材の端部の逆テーパ形状の傾斜を利用して第１の部材と第２の部材とが接合されたものであり、第１の部材と第２の部材とを引き離す力に耐えうる構造となっている。また、金属材料等で形成される第２の部材と接合させるために、繊維強化プラスチックからなる第１の部材は端部を逆テーパ形状にするだけでよく、第１の部材自体の強度を保ったまま接合構造を構成することができる。更に、第１の部材の端部に含まれる複数の繊維は、逆テーパ形状を構成する面の近くに設けられたもの程、当該端部の軸方向に対する角度が大きくなるように設けられているため、当該端部の強度を確保することができる。即ち、本発明に係る接合構造によれば、繊維強化プラスチックと別の部材との接合構造において容易に十分な接合強度を達成することができる。
前記逆テーパ形状は、前記第１の部材の端面に近づくにつれて外周面の径方向の大きさが大きくなる形状であることとしてもよい。この構成によれば、確実かつ容易に第１の部材を構成することができる。
第１の部材の端部は、外周面における逆テーパ形状となっている部分の周方向の一部にその外径が当該逆テーパ形状の外径以下の大きさの部分を有しており、当該第１の部材と接合用部材とが嵌め合わされることとしてもよい。この構成によれば、接合用部材を第１の部材の逆テーパ形状となっている端部側の端面から第１の部材に接続させることができる。
また、この場合、前記第１の部材の端部は、筒状であり、筒状の前記第１の部材の端部の内部に内周面を支持する補強部材が設けられる、こととしてもよい。この構成によれば、筒状の第１の部材の端部が内側につぶれることを防止することができる。
前記第１の部材の端部は、筒状であり、前記逆テーパ形状は、前記第１の部材の端面に近づくにつれて内周面の径方向の大きさが小さくなる形状であり、前記接合用部材は、筒状の前記第１の部材の端部の内部に設けられる、こととしてもよい。この構成によれば、第１の部材の端部の外径を一定の大きさとする接合構造を構成することができる。
また、この場合、筒状の前記第１の部材の端部の外周面の周方向に巻き付けられる補強部材が設けられることとしてもよい。この構成によれば、接合強度を更に大きくすることができる。
前記逆テーパ形状の前記第１の部材の端部の軸方向に対する角度は、３°〜５°の何れかであることとしてもよい。この構成によれば、第１の部材の逆テーパ形状の端部を、第１の部材と第２の部材との接合強度をより大きいものとすることができる。
前記第１の部材が、炭素繊維強化プラスチックからなることとしてもよい。前記別の第２の部材が、金属からなることとしてもよい。
本発明によれば、繊維強化プラスチックと別の部材との接合構造において容易に十分な接合強度を達成することができる。
本発明の実施形態に係る接合構造の斜視図である。 本発明の実施形態に係る接合構造の断面図である。 第１の部材の端部における繊維の配置を示す図である。 一方向繊維強化プラスチック部材に斜め方向の引張りの力が加えられた場合の強度特性を示すグラフである。 本発明の実施形態に係る接合構造の変形例の断面図である。 本発明の実施形態に係る接合構造の別の変形例の斜視図である。 本発明の実施形態に係る接合構造の更に別の変形例の断面図である。 本発明の実施形態に係る第１の部材の変形例の斜視図である。 本発明の実施形態に係る第１の部材及び接合用部材の変形例の端面を示す図である。
以下、図面と共に本発明に係る接合構造の実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
図１に本実施形態に係る接合構造１０の斜視図を示す。接合構造１０は、端部が柱状の第１の部材１００と、第１の部材とは別体として構成される第２の部材２００とを接合させる構造である。なお、本実施形態において柱状とは、外周面を有し側面において柱状と同様となる筒状等の形状を含む。接合構造１０は、第１の部材１００と第２の部材２００とを接合させる接合用部材３００を含んで構成されている。第１の部材１００は、ＦＲＰからなる部材である。本実施形態に係る接合構造１０は、例えば、ＦＲＰからなる第１の部材１００を、構造物を構成する部材として用いるために他の部材と接合させるためのものである。
第１の部材１００を構成するＦＲＰとしては、例えば、ＣＲＦＰ（CarbonFiber Reinforced Plastics、炭素繊維強化プラスチック）が用いられる。あるいは、それ以外にも、例えば、ＧＲＦＰ（Glass Fiber Reinforced Plastics、ガラス繊維強化プラスチック）やＡＦＲＰ（Aramid Fiber Reinforced Plastics、アラミド繊維強化プラスチック）等が用いられてもよい。また、第１の部材１００の端部１００ａには、その軸方向及び周方向の２方向に繊維を配向することができる。これにより、第１の部材１００及び接合構造１０の強度を高めることができる。
図１及び図２に示すように、第１の部材１００の端部１００ａは、円筒状の形状（ＦＲＰパイプ）をしている。また、第１の部材１００の端部１００ａは、軸方向において逆テーパ形状になっている。具体的には、第１の部材１００の端部１００ａは、軸方向において第１の部材１００の端面１００ｂに近づくにつれて外周面の径方向（外径）の大きさが大きくなる形状である。この逆テーパ形状は、後述するように第１の部材１００の端部１００ａに第２の部材を固定するためのものである。逆テーパ形状になっている第１の部材１００の端部１００ａは、軸方向で端面１００ｂから一定の長さの部分である。端部１００ａの逆テーパ形状のテーパ角（端部１００ａの軸方向に対する角度）θは、第１の部材１００と接合用部材３００との固定の強度を考慮して、３°〜５°の何れかであることが望ましく、例えば、３°とすることができる。但し、使用目的等に応じた強度が確保できれば、必ずしも上記の角度とする必要はない。一方で、第１の部材１００の端部１００ａの内周面の径方向（内径）の大きさは一定である。
図３に第１の部材１００の端部１００ａにおける、第１の部材１００の軸方向に延びる繊維の配置を示す。第１の部材１００の端部１００ａにおける繊維の配置は、例えば、図３に示す配置に示す配置とすることができる。
この繊維の配置では、実質的に第１の部材１００の軸方向に延びる複数の繊維１１０ａは、第１の部材１００の端部１００ａにおいて径方向の外側に設けられたもの程、当該第１の部材１００の軸方向に対する角度が大きくなるように設けられる。即ち、複数の繊維１１０ａは、第１の部材１００の端部１００ａの径方向において逆テーパ形状を構成する面の近くに設けられたもの程、当該端部１００ａの軸方向に対する角度が大きくなるように設けられる。軸方向に設けられた繊維１１０ａは、軸方向における逆テーパ形状となっている部分との境目１００ｃで、逆テーパ形状と同様の方向に折れ曲がっている。また、各繊維１１０ａは径方向の外側に設けられたもの程、端部１００ａのテーパ角に近づくように角度が大きくなっている。このように繊維１１０ａを配置することで、接合構造１０を構成する上で十分な第１の部材１００の強度を確保することができる。これは、径方向の内側に設けられた物程、折れ曲がりの角度が小さく、強度が高く保てることによる。詳細については、後述する。
第１の部材１００との接合対象となる第２の部材２００は、第１の部材１００と接合される部分である接合部２００ａを有している。接合部２００ａは、その外径が第１の部材１００の端面１００ｂの外径と同程度の大きさの円柱状の形状である。接合部２００ａは、第１の部材１００の端面１００ｂに接触する一方の端面２００ｂを有している。第２の部材２００は、接合部２００ａのもう一方の端面側において接合部２００ａと一体に形成された第２の部材本体２００ｃを有している。第２の部材本体２００ｃは、例えば、その外径が接合部２００ａよりも小さい円柱状の形状である。接合部２００ａの軸線と第２の部材本体２００ｃの軸線とは同一直線上に位置している。なお、第２の部材本体２００ｃは、接合構造１０とは直接関係するものではないので、任意の形状をとることができる。
また、接合構造１０において、第１の部材１００の端部１００ａの軸線と、第２の部材２００の接合部２００ａの軸線とは同一直線上に位置している。また、第２の部材２００側（例えば、第２の部材本体２００ｃ部分）に従来から用いられている締結構造を別途設けて更に別の部材との接合を可能とすることとしてもよい。
接合用部材３００は、第１の部材１００と第２の部材２００とを接合させる部材である。接合用部材３００は、円筒状の部材である。接合用部材３００は、第１の部材１００の端部１００ａの外周面の逆テーパ形状に沿うように密着させて設けられると共に第２の部材２００の接合部２００ａと接続される。接合用部材３００の外周面の径（外径）は、第１の部材１００の端部１００ａ及び第２の部材２００の接合部２００ａの外径よりも大きく、軸方向に渡って同じ大きさである。接合用部材３００の内周面の径（内径）は、以下に説明するように軸方向に位置によって異なる。接合用部材３００は、軸方向において第１の部材１００の端部１００ａと密着する密着部３００ａと、第２の部材２００の接合部２００ａと接続される接続部３００ｂとに分けられる。
密着部３００ａの軸方向の長さは、第１の部材１００の端部１００ａの逆テーパ形状となっている部分の軸方向の長さと同じ長さである。また、密着部３００ａの内周は、第１の部材１００の端部１００ａの逆テーパ形状に沿った形状となっている。即ち、密着部３００ａの接続部３００ｂ側端部の内径は、第１の部材１００の端面１００ｂの外径と同じ大きさである。また、密着部３００ａの開口部側端部（密着部３００ａの端面３００ｃ側）の内径は、第１の部材１００の端部１００ａの逆テーパ形状が開始される部分（あるいは、逆テーパ形状となっていない部分）の外径と同じ大きさである。
接合用部材３００の接続部３００ｂの内周面と、第２の部材２００の接合部２００ａの外周面とは、ネジ止めによって接続（固定）される。即ち、第２の部材２００の接合部２００ａが、接合用部材３００の接続部３００ｂの内周面（穴）に絞め込まれて固定される。そのため、接続部３００ｂの内周面にはネジ溝が設けられており、当該内周面の径（内径）の大きさは第２の部材２００の接合部２００ａの外周面の径（外径）の大きさに応じたものとなっている。また、第２の部材２００の接合部２００ａの外周面にもネジ溝が設けられている。また、接続部３００ｂの軸方向の長さは、接合部２００ａの軸方向の長さよりもわずかに短い程度とする。
図１及び図２に示すように接続部３００ｂと接合部２００ａとがネジ止めされて接合部２００ａの端面２００ｂが第１の部材１００の端面１００ｂに突き当たったときに、接合部２００ａがわずかに接続部３００ｂから出ている。なお、接合構造１０において、ネジ止めされる部分及び密着されて固定される部分については、接着剤等でより接続強度が強くなるように接着されていてもよい。第２の部材２００及び接合用部材３００は、例えば、金属材料で（金具として）形成されている。例えば、機械構造用鋼材、アルミニウム等によって形成される。
このように、接合用部材３００の密着部３００ａと第１の部材１００の端部１００ａとが密着し、また、接合部２００ａの端面２００ｂが第１の部材１００の端面１００ｂに突き当たるように接合用部材３００の接続部３００ｂと第２の部材２００の接合部２００ａとが接続されることで、第１の部材１００の端部１００ａと第２の部材２００の接合部２００ａとが接合される。即ち、本実施形態に係る接合構造１０は、第１の部材１００の端部１００ａの逆テーパ形状の傾斜を利用して第１の部材１００と第２の部材２００とが接合されている。
第１の部材１００と第２の部材２００との間にそれらを引き離す力（図２の紙面において左右に引っ張る力）が加わると、接合用部材３００の密着部３００ａには第１の部材１００の端部１００ａの外周面からの力Ｆ１が加わる。第１の部材１００の端部１００ａと接合用部材３００の密着部３００ａとは、逆テーパの面で密着されているので一箇所に力が集中することなく、引き離す力（引張荷重）に耐えうる構造となっている。
また、第１の部材１００と第２の部材２００との間に圧縮する力（図２の紙面において、左右の端から中央に加わる力）が加わると、第１の部材１００の端面１００ｂには、第２の部材２００の接合部２００ａからの力Ｆ２が加わる。しかし、第１の部材１００の端面１００ｂと第２の部材２００の接合部２００ａ側の端面２００ｂとは、突き当たっているので圧縮荷重にも耐えることができる。
ここで、図４に一方向繊維強化プラスチック部材に斜め方向の引張りの力が加えられた場合の強度特性を示すグラフを示す。このグラフは、藤井太一，座古勝，「複合材料の破壊と力学」，実教出版株式会社，１９７８年の第８９頁に示されているグラフである。この中で、実数値と良く整合する最大仕事説のグラフを見ると、角度０°のときの引張り強度に対して、角度５°で引張り強度は半分になり、３°だと７０％程度となる。それを考慮して、第１の部材１００の端部１００ａの逆テーパ形状のテーパ角は、上述したように３°〜５°程度とするのがよく、また、第１の部材１００の端部１００ａに配置される強化繊維の、軸方向からの傾きも５°以下であることが好ましい。圧縮も同様に、角度５°で圧縮強度は半分になり、３°だと７０％程度となる。
また、接合構造１０を構成するために、ＦＲＰからなる第１の部材１００は端部１００ａを逆テーパ形状にするだけでよい。従って、第１の部材１００を第２の部材２００と接合させるために強度を弱めるような特別な形状にする必要がなく、第１の部材１００自体の強度を保ったまま接合構造１０を構成することができる。
更に、第１の部材１００の端部１００ａに含まれる複数の繊維は、逆テーパ形状を構成する面の近くに設けられたもの程、当該端部１００ａの軸方向に対する角度が大きくなるように設けられているため、当該端部１００ａの強度を確保することができる。即ち、本実施形態に係る接合構造１０によれば、前述した接合部２００ａからの圧縮荷重に耐えられる等、ＦＲＰからなる第１の部材１００と別の部材２００との接合構造１０において容易に十分な接合強度を達成することができる。
上記の例では、接合用部材３００の接続部３００ｂと第２の部材２００の接合部２００ａとはネジ止めによって固定されているが、それ以外の方法で接合用部材３００の接続部３００ｂに第２の部材２００の接合部２００ａを押し込んで固定してもよい。また、第２の部材２００及び接合用部材３００は、金属で構成されることとしたがそれ以外の材質で構成されていてもよい。
また、図２に示す第１の部材１００は端部１００ａの筒状の内部１００ｄに内周面を支持する補強部材（詰め物）を設けることとしてもよい。この構成によれば、筒状の端部１００ａが周方向の内側につぶれることを防いでもよい。
また、例えば、第２の部材２００の内部に端面２００ｂにおいて第１の部材１００の内側と連通する孔が設けられていてもよい。即ち、第２の部材２００が筒状（管状）となっていて、第１の部材１００と第２の部材２００との内部で流体が流れるようになっていてもよい。その場合、流体が第１の部材１００及び第２の部材２００の外部に漏れないように第１の部材１００と接合用部材３００との間、第２の部材２００と接合用部材３００との間をＯリング等のシール部材によりシールすることとしてもよい。
また、上述した構成では、接合用部材３００が１つの部材から構成されている場合には、接合用部材３００に設けられる孔に第１の部材１００の端部１００ａとは逆側の端部（図２では図示しない左側の端部）から第１の部材１００を通して第１の部材１００の端部１００ａに接合用部材３００を接続させる必要がある。しかし、接合用部材３００を、例えば、軸線を含む断面で２つに切断し、密着部３００ａにおいて第１の部材１００の端部１００ａを覆うように切断した部材を接着（例えば、機械的な接続や接着剤による接着）させることとしてもよい。これにより、接合用部材３００に設けられる孔に第１の部材１００を通す必要がなくなる。
また、図８及び図９に示すように接合用部材３８０を、第１の部材１８０の逆テーパ形状となった端部１８０ａ側の端面１８０ｂから第１の部材１８０と接続できる構成としてもよい。図８は、第１の部材１８０の斜視図である。図９（ａ）は、第１の部材１８０の逆テーパ形状となった端部１８０ａ側の端面１８０ｂを示し、図９（ｂ）は、接合用部材３８０の第１の部材１８０に密着する密着部３８０ａ側の端面３８０ｃを示している。
図８及び図９（ａ）に示すように、第１の部材１８０は、端部１８０ａの外周面の周方向全般に渡って逆テーパ形状となっておらず、外周面の一部のみが逆テーパ形状となっている。即ち、第１の部材１８０の端部１８０ａは、周方向に、その外周面が逆テーパ形状となっている部分１８０ｄと、その外周面が逆テーパ形状となっていない部分１８０ｅとを有している。逆テーパ形状となっている部分１８０ｄは、例えば、周方向に等間隔で３か所設けられている。なお、当該部分１８０ｄが設けられる数は必ずしも３つでなくてもよく、例えば４つでもよい。その外周面が逆テーパ形状となっていない部分１８０ｅは、逆テーパ形状となっている部分１８０ｄに挟まれている。当該部分１８０ｅは、軸方向に渡ってその外径が当該逆テーパ形状の外径以下の大きさとなっている。より具体的には、当該部分１８０ｅの外径は、第１の部材１８０の端部１８０ａの逆テーパ形状が開始される部分（あるいは、端部１８０ａよりも内側の逆テーパ形状となっていない部分）の外径と同じ大きさである。
図９（ｂ）に示すように、接合用部材３８０の端面３８０ｃには、第１の部材１８０の端面１００ｂと同一の形状の開口３８０ｆが設けられている。接合用部材３８０の開口３８０ｆには、第１の部材１８０の端部１８０ａが挿入される。従って、挿入しやすいように開口３８０ｆは第１の部材１８０の端面１８０ｂの形状よりもわずかに大きくしてもよい。接合用部材３８０には、当該開口３８０ｆにおける、第１の部材１８０の逆テーパ形状となっている部分１８０ｄに対応する部分３８０ｄの形状の溝が軸方向に向かって設けられている。この溝の軸方向の長さは、逆テーパ形状の軸方向の長さと同じである。また、接合用部材３８０において、第１の部材１８０の逆テーパ形状となっていない部分１８０ｅに対応する部分３８０ｅは、上述した図２の密着部３００ａと同様の形状となっている。即ち、当該部分３８０ｅの軸方向に向かう内周は、第１の部材１８０の端部１８０ａの逆テーパ形状に沿った形状となっている。
第１の部材１８０と接合用部材３８０とは上記の構成となっているため、互いに嵌め合わされる構造（篏合構造）をとることができる。具体的には、第１の部材１８０の端部１８０ａを、開口３８０ｆから接合用部材３８０に挿入する。逆テーパ形状の軸方向の長さ分、第１の部材１８０を接合用部材３８０に挿入した後、第１の部材１８０を接合用部材３８０に対して周方向に回転させる。これにより、第１の部材１８０の逆テーパの部分１８０ｄが、接合用部材３８０の内周が逆テーパ形状に沿った形状となっている部分３８０ｅの部分に位置する。即ち、それらの部分１８０ｄ，３８０ｅが図２に示したものと同様に接触する。
上記の構成によれば、接合用部材３８０を第１の部材１８０の逆テーパ形状となっている端部１８０ａ側の端面１８０ｂから第１の部材１８０に接続させることができる。特に第１の部材１８０が軸方向に非常に長い部材の場合等、接合用部材３８０を第１の部材１８０の端部１８０ａとは逆側から接続しづらい場合、容易に接合用部材３８０と第１の部材１８０とを接続することができる。
上述した接合構造１０では、第１の部材１００は端部１００ａの筒状の形状としていたが必ずしも筒状である必要はない。例えば、図５の断面図に示すように、内部に中空（穴）が設けられていない円柱状の部材を第１の部材１５０の端部１５０ａとして用いて接合構造２０を構成することとしてもよい。なお、この場合も第２の部材２００及び接合用部材３００は、図１及び図２に示したものを用いることができる。
上述した接合構造１０，２０では、断面が円形状の部材を用いたが必ずしも円形状の部材を用いなくてもよい。例えば、図６の斜視図に示すように、断面が矩形となるような第１の部材１６０、第２の部材２６０及び接合用部材３６０を用いて接合構造３０を構成することとしてもよい。その場合、第２の部材２６０と接合用部材３６０とはネジ止めによる接続ができないため、ネジ止め以外の任意の方法で接続させる。
上述した接合構造１０では、第１の部材１００の端部１００ａの逆テーパ形状は、第１の部材１００の端面１００ｂに近づくにつれて外周面の径方向（外径）の大きさが大きくなる形状であった。しかし、逆テーパ形状は、第１の部材の端面に近づくにつれて内周面の径方向（内径）の大きさが小さくなる形状とすることとしてもよい。この場合の接合構造４０の断面を図７に示す。接合構造４０は、第１の部材１７０と、第２の部材２７０と、接合用部材３７０とを備えて構成されている。
図７に示すように、第１の部材１７０の端部１７０ａは、円筒状の形状をしている。また、第１の部材１７０の端部１７０ａは、筒状の内側で軸方向において逆テーパ形状になっている。具体的には、第１の部材１７０の端部１７０ａは、第１の部材１７０の端面１７０ｂに近づくにつれて内周面の径方向（内径）の大きさが小さくなる形状である。一方で、第１の部材１７０の端部１７０ａの外周面の径方向（外径）の大きさは一定である。この第１の部材１７０においても、図３に示したものと同様に繊維を配向することができる。
第１の部材１７０との接合対象となる第２の部材２７０は、第１の部材１７０と接合される部分である接合部２７０ａを有している。接合部２７０ａは、その外径が第１の部材１７０の端面１７０ｂの外径と同程度の大きさの円筒状の形状である。接合部２７０ａは、第１の部材１７０の端面１７０ｂに接触する一方の端面２７０ｂを有している。また、接合構造４０において、第１の部材１７０の端部１７０ａの軸線と、第２の部材２７０の接合部２７０ａの軸線とは同一直線上に位置している。
接合用部材３７０は、第１の部材１７０と第２の部材２７０とを接合させる部材である。接合用部材３７０は、第１の部材１７０の端部１７０ａの内周面の逆テーパ形状に沿うように密着させて設けられると共に第２の部材２７０の接合部２７０ａと接続される。接合用部材３７０は、円柱状（一部円錐状）の部材である。接合用部材３００の外周面の径（外径）は、以下に説明するように軸方向に位置によって異なる。接合用部材３７０は、軸方向において第１の部材１７０の端部１７０ａと密着する密着部３７０ａと、第２の部材２７０の接合部２７０ａと接続される接続部３７０ｂとに分けられる。
密着部３７０ａの軸方向の長さは、第１の部材１７０の端部１７０ａの逆テーパ形状となっている部分の軸方向の長さと同じ長さである。また、密着部３７０ａの内周は、第１の部材１７０の端部１７０ａの逆テーパ形状に沿った形状となっている。即ち、密着部３７０ａの接続部３７０ｂ側端部の外径は、第１の部材１７０の端面１７０ｂの内径と同じ大きさである。また、密着部３７０ａのもう一方の端部（密着部３７０ａの端面３７０ｃ側）の外径は、第１の部材１７０の端部１７０ａの逆テーパ形状が開始される部分（あるいは、逆テーパ形状となっていない部分）の内径と同じ大きさである。
接合用部材３７０の接続部３７０ｂの内周面と、第２の部材２７０の接合部２７０ａの外周面とは、ネジ止めによって接続（固定）される。接合構造４０では、接合構造１０とは異なり、接合用部材３７０の接続部３７０ｂが、第２の部材２７０の接合部２７０ａの内周面（穴）に絞め込まれて固定される。そのため、接続部３７０ｂの外周面にはネジ溝が設けられており、当該外周面の径（外径）の大きさは第２の部材２７０の接合部２７０ａの内周面の径（内径）の大きさに応じたものとなっている。また、第２の部材２７０の接合部２７０ａの内周面にもネジ溝が設けられている。また、接続部３７０ｂの軸方向の長さは、接合部２７０ａの軸方向の長さよりもわずかに長い程度とする。
図１及び図２に示すように接続部３７０ｂと接合部２７０ａとがネジ止めされて接合部２７０ａの端面２７０ｂが第１の部材１７０の端面１７０ｂに突き当たったときに、接合部２７０ａがわずかに接続部３７０ｂから出ている。
このような構成によっても、逆テーパ形状の傾斜を利用した接合構造４０を構成することができる。具体的には、内径が５ｃｍ程度で逆テーパの角度が３°の第１の部材１７０を用いた接合構造４０は１０ｔ程度の引張負荷に耐えることができる。また、この構成によれば、第１の部材１７０の端部１７０ａの外径を一定の大きさとする接合構造４０を構成することができる。
接合構造４０において、第１の部材１７０と第２の部材２７０との間にそれらを引き離す力が加わると、第１の部材１７０の端部１７０ａには、接合用部材３７０の密着部３７０ａから径方向の外側への力が加わる。即ち、端部１７０ａの径を拡げようとする力が加わる。そこで、接合強度を維持するために、第１の部材１７０の端部１７０ａの拡径を防ぐ、第１の部材１７０の端部１７０ａの外周面の周方向に巻き付けられる補強部材４７０が設けられてもよい。
本発明によれば、例えば、構造物等を構成する部材として繊維強化プラスチックを適切に用いることができる。具体的には、（１）陸上及び海上・海中・海底に設けられる構造物、（２）建屋、橋梁、吊り下げ構造物等、（３）浮体、プラットフォーム等の海洋構造物、（４）人工衛星の太陽光パネルフレーム等の宇宙関係機器用継手、（５）例えば、義足等の医療用に用いることができる。
１０，２０，３０，４０…接合構造、１００，１５０，１６０，１７０，１８０…第１の部材、１１０ａ…繊維、２００，２６０，２７０…第２の部材、３００，３６０，３７０，３８０…接合用部材、４７０…補強部材。

Claims (9)

  1. 繊維強化プラスチックからなる端部が柱状の第１の部材と第１の部材とは別の第２の部材との接合構造であって、
    前記第１の部材の端部は、軸方向において逆テーパ形状になっており、
    前記第１の部材の端部の逆テーパ形状に沿って設けられる接合用部材を備え、
    前記第２の部材は前記第１の部材の端面に接触して設けられると共に前記接合用部材に接続され、
    前記第１の部材の端部の内部には実質的に当該端部の軸方向に延びる複数の繊維が設けられており、
    前記複数の繊維は、前記第１の部材の端部の径方向において前記逆テーパ形状を構成する面の近くに設けられたもの程、当該端部の軸方向に対する角度が大きくなるように設けられる、接合構造。
  2. 前記逆テーパ形状は、前記第１の部材の端面に近づくにつれて外周面の径方向の大きさが大きくなる形状である請求項１に記載の接合構造。
  3. 前記第１の部材の端部は、外周面における逆テーパ形状となっている部分の周方向の一部にその外径が当該逆テーパ形状の外径以下の大きさの部分を有しており、当該第１の部材と前記接合用部材とが嵌め合わされる請求項２に記載の接合構造。
  4. 前記第１の部材の端部は、筒状であり、
    筒状の前記第１の部材の端部の内部に内周面を支持する補強部材が設けられる、請求項２又は３に記載の接合構造。
  5. 前記第１の部材の端部は、筒状であり、
    前記逆テーパ形状は、前記第１の部材の端面に近づくにつれて内周面の径方向の大きさが小さくなる形状であり、
    前記接合用部材は、筒状の前記第１の部材の端部の内部に設けられる、請求項１に記載の接合構造。
  6. 筒状の前記第１の部材の端部の外周面の周方向に巻き付けられる補強部材が設けられる請求項５に記載の接合構造。
  7. 前記逆テーパ形状の前記第１の部材の端部の軸方向に対する角度は、３°〜５°の何れかである請求項１〜６の何れか一項に記載の接合構造。
  8. 前記第１の部材が、炭素繊維強化プラスチックからなる請求項１〜７の何れか一項に記載の接合構造。
  9. 前記別の第２の部材が、金属からなる請求項１〜８の何れか一項に記載の接合構造。
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