JPH10102992A - 連結装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 連結後に前記メス部材から離脱可能な芯部材
を、連結前の状態において前記メス部材に対して所定の
位置に確実に固定する構成を有する連結装置を提供す
る。 【解決手段】 第１被連結部材Ａにオス部材３を設け、
第２被連結部材Ｂにオス部材３が入込み可能なメス部材
４を設け、オス部材３がメス部材４に挿入されるに伴っ
て、メス部材４の内部にメス部材４とは分離自在に設け
た芯部材２６がオス部材３の先端部を拡径し、拡径され
たオス部材３の外周面５Ａとメス部材４の内周面４Ａと
が当接して第１被連結部材Ａと第２被連結部材Ｂとを連
結する連結装置であって、連結前の状態においては、オ
ス部材３の挿入により排除可能な固定部材３０を用いて
芯部材２６をメス部材４の内部に固定してある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、第１被連結部材に
オス部材を設け、第２被連結部材に前記オス部材が入込
み可能なメス部材を設け、前記オス部材が前記メス部材
に挿入されるに伴って、前記メス部材の内部で前記メス
部材とは分離自在に設けられた芯部材が前記オス部材の
先端部を拡径し、拡径された前記オス部材の外周面と前
記メス部材の内周面とが当接して前記第１被連結部材と
前記第２被連結部材とを連結する連結装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の連結装置は、例えば図７
および図８に示すごとく、被連結部材がトンネルを形成
するシールドセグメントであって、これらセグメントど
うしを連結するのに用いられる。連結に際しては、既に
設置された一方のセグメント２に設けたメス部材４に対
し、新たに連結する他方のセグメント１に設けたオス部
材３を挿入する。その後、前記オス部材３が前記メス部
材４に所定深さまで挿入されると、前記メス部材４の内
部に取り付けられている芯部材２６によって前記オス部
材３が拡径され、オス部材３が前記メス部材４の内周面
４Ａと当接して、前記オス部材３と前記メス部材４とが
連結固定される。前記芯部材２６は、前記オス部材３を
拡径させた後は前記オス部材３によって抱持され、連結
後に前記オス部材３と前記メス部材４との間に引張力が
作用しても前記オス部材が縮径するのを阻止すべく、前
記メス部材から離脱するよう構成してある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の連結装置に
おいては、予め前記芯部材２６を前記メス部材４の内部
に取付けるのに、例えば前記芯部材２６の端面を前記メ
ス部材４の底部に接着剤を用いて固定していた。しか
し、接着剤が固化するまでの一定時間のあいだ前記芯部
材２６を前記メス部材４の軸芯上に保持したり、前記芯
部材２６の端面を前記メス部材４の底部１８に確実に押
圧しておく必要があり、前記芯部材２６の取付け作業が
煩雑であった。また、一旦接着固定が終了した芯部材２
６が何かの拍子に前記メス部材４から外れてしまうと、
当該メス部材４は使用できなくなるか、あるいは、トン
ネル構築現場で前記芯部材２６を前記メス部材４に再度
接着固定する必要があり、非常に手間のかかるものであ
った。

【０００４】本発明の目的は、このような従来技術の欠
点を解消し、連結後に前記メス部材から離脱可能な芯部
材を、連結前の状態において前記メス部材に対して所定
の位置に確実に固定する構成を有する連結装置を提供す
ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

（構成１）本発明の特徴構成は請求項１に記載したごと
く、連結前の状態においては、前記挿入に伴って前記オ
ス部材により排除可能な固定部材を用いて芯部材を前記
メス部材の内部に固定した点に特徴を有する。 （作用・効果）本発明の連結装置においては、前記オス
部材と前記メス部材との連結が終了した後に前記オス部
材が縮径するのを阻止するために、前記芯部材は前記メ
ス部材から離脱する必要がある。よって、連結前の状態
において前記芯部材と前記メス部材とは強固に連結する
ことはできない。その一方で、健全な連結部を得るため
には前記芯部材と前記メス部材とは適切な位置関係に保
持されている必要がある。本発明のごとく、オス部材に
より排除可能な固定部材を用いて前記芯部材を固定して
おけば、前記オス部材を挿入するまでは前記芯部材を所
定の位置に設定保持することができ、前記オス部材が挿
入された後は前記固定部材が排除されるから、前記芯部
材は前記メス部材から離脱することとなって上記の条件
を満たすことができる。また、前記オス部材と前記メス
部材との連結に際して前記固定部材を取り除く必要はな
く、そのまま連結操作を行うことができるから、連結作
業を円滑に行うことができる。

【０００６】（構成２）本発明の連結装置は請求項２に
記載したごとく、前記固定部材を前記メス部材の内部空
間に充填した発泡材で構成することができる。 （作用・効果）本構成のごとく前記固定部材が発泡体で
構成してあれば、前記オス部材の挿入に際して容易に破
壊させることができる。また、発泡体は大幅な体積収縮
が可能であるから、破壊した発泡体を前記オス部材と前
記メス部材との間に形成される余剰空間に押し込むこと
ができて連結の障害になることがない。たとえ、前記オ
ス部材と前記メス部材との当接部に前記固定部材が残存
してもその残存量は限られるから、前記オス部材と前記
メス部材との当接を阻害するほどの抵抗を発揮するもの
ではない。

【０００７】（構成３）さらに、本発明の連結装置は請
求項３に記載したごとく、前記固定部材を前記メス部材
の開口を閉塞する状態に設けて構成することもできる。 （作用・効果）本構成であれば、連結前の状態において
前記メス部材の内部に異物が侵入する等の不都合が発生
するのを防止でき、前記オス部材と前記メス部材との連
結操作をより円滑に行うことができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。本発明の連結装置は、例えば、トンネ
ル等を構築する際に用いられるダクタイルセグメントや
スチールセグメント、あるいは、コンクリートセグメン
ト（これらを総称して「セグメント」という）をトンネ
ル軸芯方向およびトンネル周方向に多数連結する場合な
どに用いる。

【０００９】（概 要）本発明の連結装置は、図１から
図４に示すごとく、既に設置されている第１被連結部材
Ａである第１セグメント１の一側面に設けたオス部材３
と、新たに接続する第２被連結部材Ｂである第２セグメ
ント２の他側面に設けたメス部材４とで構成される。前
記第１セグメント１と前記第２セグメント２とを連結す
る際には、両者を押し付けて前記オス部材３を前記メス
部材４の内部に挿入させ、前記オス部材３の先端部に設
けた拡径可能部５を拡径変形させることにより前記メス
部材４と係合させる。図２から図４に示すごとく、本発
明の連結装置においては、前記オス部材３を取り囲む状
態の囲繞部Ｃを前記第１セグメント１に形成し、一方、
前記囲繞部Ｃに挿入自在であって、その内部に前記オス
部材３を挿入させることが可能な前記メス部材４を前記
第２セグメント２に設けている。即ち、前記オス部材３
を前記囲繞部Ｃで取囲む構成にして、前記オス部材３を
有効に保護し、前記第１セグメント１等の運搬性・作業
性を向上させている。また、前記メス部材４は前記第２
セグメント２に対して移動可能に構成してある。これに
より、前記オス部材３と前記メス部材４とのある程度の
位置ずれを吸収できるから、セグメントどうしの連結作
業が容易になる。

【００１０】（オス部材）前記オス部材３の詳細につい
て説明する。本実施の形態においては、図２から図４に
示すごとく、前記第１セグメント１に第１凹部６を形成
し、当該第１凹部６の周壁をもって前記囲繞部Ｃを構成
する。前記オス部材３は、前記第１凹部６の最奥部から
突出するように設け、前記第１凹部６の深さを前記オス
部材３の突出長さよりも深く形成してある。これによ
り、前記オス部材３の先端が前記第１凹部６内に引退す
るから、前記オス部材３の保護が確実となる。本構成に
よって、前記第１セグメントの連結面７を突出部材のな
い平滑面にできるから、トンネルを掘削する際に、当該
連結面７をシールドマシンのジャッキ反力受部として使
用する場合にも何ら支障がない。

【００１１】前記オス部材３の全体形状は略円筒状を呈
する。その一端は、前記メス部材４に挿入して拡径され
る拡径可能部５をなし、他端は、前記第１セグメント１
に取付けるためのオス側胴部８をなす。前記オス側胴部
８の外周面にはオス側ネジ部９が形成してある。一方、
前記第１凹部の底部１０にはオス側取付穴１１を形成し
てあり、前記オス側胴部８を前記オス側取付穴１１に挿
入させた後、オス側ナット部材１２を前記オス側ネジ部
９に螺着して、前記オス部材３を前記第１セグメント１
に取付ける。前記オス側胴部８と前記拡径可能部５との
境界位置には、前記オス部材３の長手方向に垂直な面で
あって、前記オス側胴部８の方向を向くオス側段部１３
が形成されている。前記オス側取付穴１１への前記オス
側胴部８の挿入は、前記オス側段部１３が、前記第１凹
部の底部１０の表面に当接するまで行う。これにより、
前記底部１０の表面からの前記オス部材３の突出長さが
決定される。本実施形態においては、前記オス部材３
は、前記第１セグメント１に対して相対移動不可能な状
態に取付けられる。尚、前記オス部材３を前記第１セグ
メント１に取付けるには、この他に、嵌入、溶接など種
々の方式を用いることができる。

【００１２】前記拡径可能部５には、図２に示すごと
く、前記オス部材３の長手方向に沿った複数条のスリッ
ト１４を形成し、前記オス部材３をその周方向に分割し
た状態に形成してある。これにより、前記拡径可能部５
の拡径が容易となる。また、前記オス部材３の外周面す
なわち前記拡径可能部５の外周面５Ａは、後述するメス
部材４の内周面４Ａとの摩擦力を高めるために粗面状に
形成してある。前記拡径可能部５の先端部外周には、前
記メス部材の内部への挿入を容易にすべく先細状のオス
部材先端傾斜面１５を形成してある。

【００１３】（メス部材）次に、前記メス部材４の詳細
を以下に説明する。前記メス部材４は、図２から図４に
示すごとく、前記第２セグメント２に形成した第２凹部
１６に設けてある。ただし、前記メス部材４は、前記第
２セグメントの連結面１７より突出した状態となってい
る。前記メス部材４を前記第２凹部１６に設けるのは、
前記第１セグメント１と前記第２セグメント２との間に
作用する剪断力に対する許容耐力を高めるためである。
つまり、連結部に何らかの剪断力が作用しても、前記メ
ス部材４は、前記連結面１７の方向に所定距離だけ移動
し、その後、前記メス部材４の外周面が前記第２凹部１
６と当接するから、前記メス部材４は、その最大外径部
分で前記剪断力に対抗できる。よって、従来の前記オス
部材３のみによって剪断力に対抗する構造に比べて、よ
り大きな連結強度を発揮することができる。

【００１４】前記メス部材４はメス部材底部１８を有す
る略筒状であり、当該メス部材底部１８には、融通穴１
９が形成されている。前記メス部材４は、前記融通穴１
９を貫通する取付ボルトＤによって、前記第２セグメン
ト２に取付けられる。つまり、前記取付ボルトＤを、前
記融通穴１９と、前記第２セグメント２に形成されたメ
ス側取付穴２０とを貫通させ、前記第２セグメント２の
裏面側で、前記取付ボルトＤの外周面に形成した取付ボ
ルトネジ部２１にメス側ナット部材２２を螺着する。前
記融通穴１９の内径は、前記取付ボルトＤの胴部２３の
外径より大きく設定する。この両者の差の範囲内で、前
記メス部材４は前記取付ボルトＤの周りに融通移動可能
である。前記取付ボルトＤにあっては、前記取付ボルト
ネジ部２１の両端部のうち前記取付ボルトＤのヘッド部
２４側の端部に取付ボルト段部２５を形成してある。つ
まり、前記取付ボルト胴部２３の外径より前記取付ボル
トネジ部２１の外径を小さく設定してある。本構成であ
れば、前記メス側ナット部材２２を前記取付ボルトネジ
部２１に螺合させるに際し、例えば前記メス側ナット部
材２２が前記取付ボルト段部２５に当接した位置で、前
記メス側ナット部材２２の螺進が阻止される。この結
果、前記取付ボルトのヘッド部２４と前記第２セグメン
ト２の表面との間隔が一定長さに設定される。この設定
長さを、例えば、前記メス部材底部１８の厚みよりやや
小さく設定しておけば、前記メス部材４は、前記第２セ
グメント２にガタなく取付けられ、かつ、所定の剪断力
が作用した場合には、前記第２セグメント２に対して前
記連結面の方向に摺動自在に取付けられることとなる。

【００１５】本構成により、前記第１セグメント１と前
記第２セグメント２との連結作業が円滑に行える。即
ち、セグメントに対する前記オス部材３あるいは前記メ
ス部材４の取付誤差や、前記第１セグメント１に対する
前記第２セグメント２の位置設定誤差が存在しても前記
メス部材４が移動可能であるから両者の挿入が容易にな
る。また、前記メス部材４が移動可能であれば、他物と
の衝突時においても、前記メス部材４が移動して衝撃を
緩和するから変形防止効果がさらに高まるという利点も
生じる。

【００１６】図２に示すごとく、前記ヘッド部２４の先
端には、前記拡径可能部５を拡径させる拡径機構Ｅを設
けてある。当該拡径機構Ｅは、芯部材２６と変形部材２
７とからなる。前記芯部材２６は、前記オス部材３を前
記メス部材４の内部に挿入するに際し、前記拡径可能部
５の内部に進入して、前記拡径可能部５を拡径させるも
のである。前記芯部材２６の外周面は、前記芯部材２６
の押込み方向に窄まった円錐状に構成してある。これに
より、前記芯部材２６が前記拡径可能部５の内部に押込
まれる際に、前記拡径可能部５の拡径が容易になる。
尚、前記芯部材２６および前記拡径可能部５は、上記の
形状に限られるものではない。例えば、前記芯部材２６
が単なる半球状であり、前記拡径可能部５が前記スリッ
ト１４等を有しない完全に一体の円筒であってもよい。
要するに、前記拡径可能部５が前記芯部材２６の作用に
よって拡径するものであれば何れの形状を組合わせたも
のでもよい。一方、前記変形部材２７は、例えば金属等
を用いて形成した片側に底部を有する筒状体であり、そ
の開口端部を前記芯部材２６の底部に嵌入固定してあ
る。前記変形部材２７の有底側端部は、前記ヘッド部２
４の先端に対して接着剤あるいは粘着テープ等を用いて
固定してある。これら拡径機構を有するメス部に対して
前記オス部が挿入されると、オス部先端の拡径可能部５
が拡径され、当該拡径可能部５の外周面５Ａが、前記メ
ス部材内周面４Ａに形成した抜止部２８、即ち、前記メ
ス部材４の奥部に向かって拡径した円錐状の面と当接し
て前記オス部材３が前記メス部材４から抜出るのを阻止
する。

【００１７】この際、前記オス部材３と前記メス部材４
との連結状態を確実なものにするために、本発明の連結
装置は、連結前の状態においては前記芯部材２６の外周
面２９と前記抜止部２８との間隔を、前記拡径可能部５
の厚みよりもやや小さく設定してあり、前記変形部材２
７の変形機構により前記オス部材３と前記メス部材４と
の連結状態を確実なものとしている。即ち、前記拡径可
能部５が、前記芯部材２６の外周面２９と前記抜止部２
８との間に割り込む結果、前記変形部材２７の変形を伴
いながら前記芯部材２６が後退するが、前記拡径可能部
５は、前記変形部材２７の抵抗力に起因して前記外周面
２９と前記抜止部２８とによって所定の押圧力をもって
挟持されることとなるからである。

【００１８】ここで、前記変形部材２７の変形特性につ
いて説明する。例えば、図５に示した形状の変形部材２
７が有する変形特性を図６に示す。前記変形部材２７を
軸芯Ｘ方向に圧縮すると、初期の段階すなわち原点０か
らａ点までのにおいては、前記変形部材２７は前記軸芯
Ｘ方向に圧縮変形する。圧縮荷重Ｐがａ点に達した段階
で、当該変形部材２７は面外変形を生じ始める。その後
は、ａ点からｂ点に示すごとくしばらく押圧を続けても
前記変形部材２７に加わる荷重Ｐは増加せず面外変形の
みが進行する。ｂ点に達すると前記面外変形は座屈に転
じ、前記変形部材２７に加わる荷重Ｐはｃ点までやや急
激に低下する。ｃ点で前記変形部材２７の変形は略終了
し、この後、押圧を続けても圧縮変形は生じず荷重Ｐの
みが増加する。

【００１９】本発明においては、前記変形部材２７が有
する変形特性のうち、ａ点からｂ点までの特性を利用す
る。そのために、連結前の状態においては、前記抜止部
２８と前記外周面２９との間隔ｄは前記拡径可能部５の
厚みｔよりも狭く設定しておく。そして、前記オス部材
３を前記メス部材４に挿入していくと、図３に示すごと
く、前記拡径可能部５が、前記メス部材４と前記芯部材
２６とに当接した状態となる。この状態から更に前記拡
径可能部５を押圧することで前記変形部材２７が圧縮変
形し、その結果、前記芯部材２６が前記メス部材４の内
部に引退して、前記間隔ｄが前記拡径可能部５の挿入を
許容するまで広がる。この段階で、前記変形部材２７
が、図６で示したａ点からｂ点までの状態になっていれ
ばよい。この状態であれば、前記変形部材２７は、前記
芯部材２６に対して略一定の反力を与えることになり、
つまり、前記抜止部２８と前記芯部材２６の外周面２９
とが、前記拡径可能部５を一定の力で挟持することにな
るからである。尚、前記変形部材２７は金属で構成する
と都合がよい。つまり、金属が有する塑性変形能を有効
に利用できるから、所望の変形性状を前記変形部材２７
に付与することが容易だからである。連結が終了した状
態では、前記芯部材２６は前記拡径可能部５によって抱
持されて前記拡径可能部５と略一体となり、仮に前記オ
ス部材３と前記メス部材４とに引張力が作用した場合に
は、前記芯部材２６は前記ヘッド部２４から離脱する。
これにより、前記引張力が作用した場合でも、前記芯部
材２６が前記拡径可能部５の縮径を阻止し、前記オス部
材３と前記メス部材４との連結状態を維持することがで
きる。

【００２０】（芯部材の固定部材）本発明の連結装置
は、上記のごとく前記オス部材３と前記メス部材４とを
確実に連結し得るものであるが、これには連結前の状態
において前記芯部材２６が前記メス部材４に対して正確
な位置に取り付けられていることが大きく寄与してい
る。なぜなら、前記芯部材２６の取付状態が不適切な場
合、例えば前記芯部材２６の軸芯が前記メス部材４の軸
芯に対して偏芯している場合、あるいは、前記芯部材２
６の軸芯が前記メス部材４の軸芯に対して角度を有する
場合には、前記メス部材４の内周面４Ａと前記拡径可能
部５の外周面５Ａとの間隔ｄが周方向において不均一と
なり、前記変形部材２７を適切に圧縮変形させることが
できなくなって、前記内周面４Ａと前記外周面５Ａとの
当接状態にガタが生じる場合があるからである。本発明
の連結装置では、この不都合を防止するために、図２に
示すごとく前記芯部材２６の先端部を固定部材３０を用
いて前記メス部材４の内部空間に固定している。前記固
定部材３０は、例えば合成樹脂等からなる発泡体を用い
て構成する。前記固定部材３０と前記芯部材２６との固
定、および、前記固定部材３０と前記メス部材４の内周
面４Ａとの固定は、接着剤を用いてもよいし、単に嵌合
させるだけでもよい。また、図２のごとく前記芯部材２
６の先端部のみを支持するのではなく、前記芯部材２６
の外周面２９を支持するものであってもよい。要する
に、前記芯部材２６を前記メス部材４の内部の所定の位
置に確実に保持できるものであれば何れの構成であって
もよい。さらに、前記芯部材２６を前記メス部材４の底
部に接着固定する際の補助として用いてもよいし、前記
固定部材３０のみによって前記芯部材２６を前記メス部
材４の内部に固定するものであってもよい。前記固定部
材３０が発泡体で構成してあれば、前記オス部材３と前
記メス部材４との連結に際して前記固定部材３０を取り
除く必要はなく、そのまま連結操作を行うことができ
る。つまり、前記固定部材３０が発泡体であれば、図３
および図４に示すごとく前記拡径可能部５の挿入に際し
て前記固定部材３０は容易に破壊し、自身の大幅な体積
収縮を伴いながら前記オス部材３と前記メス部材４との
間に形成される余剰空間に移動させることができるから
である。この他、前記メス部材４の開口３１を閉塞する
状態に前記固定部材３０を取り付ければ、連結前の状態
において前記メス部材４の内部に異物が侵入するのを阻
止できるから、前記オス部材３と前記メス部材４との連
結操作に支障を来すことがなくなるという効果も期待で
きる。

【００２１】図４に示すごとく、以上の構成を有する本
発明の連結装置は、連結前の状態においては、前記固定
部材３０を用いることで前記芯部材２６を前記メス部材
４に係る内部空間の適切な位置に対して確実かつ容易に
取り付けることができ、連結に際しては前記固定部材３
０を取り除く必要がなく、さらに、連結が終了した状態
においては、前記拡径可能部５が前記抜止部２８と前記
芯部材２６の外周面２９とによって確実に挟持され、前
記オス部材３と前記メス部材４との間に引張り方向の外
力が作用した場合等でも、セグメント間に目開き等が生
じ難い良好な連結状態を現出させることができる。

【００２２】尚、特許請求の範囲に、図面との対照を便
利にするために符号を記すが、当該記入により本発明が
添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る連結装置の使用例を示す説明図

【図２】本発明に係る連結装置の連結前の状態を示す縦
断面図

【図３】本発明に係る連結装置の連結過程を示す縦断面
図

【図４】本発明に係る連結装置を連結した後の状態を示
す縦断面図

【図５】本発明の連結装置に用いる変形部材の一例を示
す斜視図

【図６】本発明の連結装置に用いる変形部材が有する変
形特性の一例を示す説明図

【図７】従来の連結装置における連結過程の一例を示す
縦断面図

【図８】従来の連結装置における連結後の状態の一例を
示す縦断面図

【符号の説明】

３ オス部材 ４ メス部材４ ４Ａ メス部材の内周面 ５Ａ オス部材の外周面 ２６ 芯部材 ３０ 固定部材 Ａ 第１被連結部材 Ｂ 第２被連結部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今野 勉 大阪府大阪市大正区南恩加島７丁目１番22 号 株式会社クボタ恩加島工場内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１被連結部材（Ａ）にオス部材（３）
   を設け、第２被連結部材（Ｂ）に前記オス部材（３）が
   入込み可能なメス部材（４）を設け、 前記オス部材（３）が前記メス部材（４）に挿入される
   に伴って、前記メス部材（４）の内部で前記メス部材
   （４）とは分離自在に設けられた芯部材（２６）が前記
   オス部材（３）の先端部を拡径し、拡径された前記オス
   部材（３）の外周面（５Ａ）と前記メス部材（４）の内
   周面（４Ａ）とが当接して前記第１被連結部材（Ａ）と
   前記第２被連結部材（Ｂ）とを連結する連結装置であっ
   て、 連結前の状態においては、前記芯部材（２６）を、前記
   挿入に伴って前記オス部材（３）により排除可能な固定
   部材（３０）を用いて前記メス部材（４）の内部に固定
   してある連結装置。
2. 【請求項２】 前記固定部材（３０）が、前記メス部材
   （４）の内部空間に充填された発泡材である請求項１に
   記載の連結装置。
3. 【請求項３】 前記メス部材（４）の開口を閉塞する状
   態に前記固定部材（３０）を設けている請求項１又は２
   に記載の連結装置。